碳纤维增强材料（CFRP）加固古建筑木结构试验研究.docx

碳纤维增强材料（CFRP）加固古建筑木结构试验研究。这篇文章主要运用CFRP对木结构柱及梁进行加固的实验研究工作。木柱部分的试验有8根试件,通过对不同加固量、不同直径构件的加固试验，经分析计算得到了CFRP加固木柱的承载力计算公式。木梁的加固部分，这篇文章主要研究了梁的剪切破坏及加固提高抗剪承载力的部分。通过对7个梁试件的试验研究，总结了梁的两种主要剪切破坏形态。从理论计算上分析了两种不同破坏形态发生的条件，并针对两种不同的破坏形态提出了相应的加固方法。a、CFRP材料的优缺点。优点：比强度和比模量高（复合材料的比强度和比模量是指强度和模量与密度的比值），良好的耐腐蚀性，良好的可设计性等。缺点：CFRP材料通常表现为各向异性，纤维方向的强度和模量较高，而垂直于纤维方向的强度和模量较低。CFRP材料的剪切强度、层间拉伸强度和层间剪切强度仅为其抗拉强度的5%-20%,这就使得CFRP构件的连接成为突出的问题。CFPR材料和钢材相比，强度具有较大的离散性。b、CFRP布加固木柱试验总结：经过CFRP包裹后，木材的顺纹抗压强度以及极限抗压承载力有利明显的提高，且在不同的加固方式下，提高的幅度介于13b21%之间；未加固的木柱在轴心受压状态下的荷载与应变大致呈线性关系，破坏表现为脆性，经CFRP包裹后，木柱的荷载-应变曲线可分为两个阶段，第一个阶段即为弹性阶段，荷载与应变基本呈线性关系，第二阶段为塑性阶段，荷载增长缓慢的情况下，应变幅度增大；加固木柱在加载过程中，CFRP的荷载-应变曲线基本成线弹性增长，加载早期CFRP的应变落后于木柱的横向应变，随着荷载的增加，碳纤维布与木材的横向变形逐渐协调一致。c、木材缺陷对强度的影响及加固措施。木节在多数情况下降低木材强度。一般情况下，活节影响最小，条状节及掌状节影响最小。木节对顺纹抗拉强度影响最大（特别在木材的边缘部分），而对顺纹抗拉强度影响最小。木节对横纹抗拉、顺纹抗剪及横纹抗压等反而使其强度有所增加。木节还能破坏木材的均匀性。加固措施：在木节存在部位可以考虑覆盖小厚度的钢片，用以减小该部位的环向变形，然后再进行CFRP的包裹加固。变色与腐朽主要危害在于损坏木材外观，以及使木材的可渗性增大，也降低了它的强度。加固措施：对于腐朽面积不大的构件，及影响深度小于构件直径（宽度）40%时，可以将腐朽部位挖出，然后用同种木材替补被挖出部分，如对构件的外观要求不高时可采用传统的扁钢加固，如果构件处于较醒目位置部位，外观扰动要求严格时，可采用内衬铜片外包CFRP的方法。虫眼浅的虫眼或小的虫眼对木材强度无影响，大而深的虫眼或深而密集的虫眼，均破坏木材的完整性，并降低木材强度。加固措施：对构件的虫眼部分需首先进行防腐处理，当虫眼的影响深度较浅时，可不进行特别处理，当虫眼深度影响较大时可对虫眼内部填充之后，采取常规CFRP包裹加固。裂纹裂纹对木材强度的影响与作用力的方向、危险断面的关系以及裂纹的相对尺寸而大不相同。总之，裂纹破坏木材的完整性，因而降低木材的强度，并为变色菌、腐朽菌提供了寄生条件。加固措施：直接采用CFRP布包裹加固。d、梁的抗剪试验总结：通过CFRP加固木梁的剪切试验破坏现象，可以得到木梁在受剪切荷载作用时的两种破坏形态。一种是沿木纤维顺纹方向的剪切破坏，另一种为梁的斜截面剪切破坏。出现第一种破坏现象的原因主要为木材自身原有裂缝的影响，止匕外，木材特殊的纤维构造也是形成这种破坏形态的主要原因。另外，CFRP的粘贴方式对加固的结果也有着较大的影响。CFRP只在其纤维方向具有高强度抗拉能力，而通常梁的剪切受力主要发生在斜截面方向，因此这就使CFRP的抗拉性能没有得到充分的利用。而本次试验中存在原始缺陷及初始裂缝的试件，剪切破坏主要发生在木材的顺纹方向，这与CFRP的纤维方向垂直，使得CFRP加固条带对梁的剪切裂缝的约束作用降低。下表提出了几种不同的CFRP粘贴角度，并对各种情况的优劣做了比较。衣£2CFRP不同粘贴角度的比较纤线方向优点缺点垂直(=9Oo)最易操作，对正反向剪力都有效控制剪切裂的效果比斜向纤维差斜向（通常=450）对控制剪切裂缝较为有效不能用单向纤维布或较宽的条带U形粘贴和封闭缠烧双向(通常P=M900或P=45°1350)对控制剪切裂缝最为有效，对正反向用力都有效纤维用量大2、帮助代庭苇师姐做实验。3、看了一些关于十七局项目的材料。