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CFRP板加固受弯钢梁性能试验研究
摘要
本研究旨在探究CFRP板对钢梁进行加固后的受弯性能，通过试验研究，分析CFRP板加固对钢梁抗弯强度、变形能力和破坏形态的影响。试验结果表明，CFRP板加固可显著提高钢梁的抗弯强度和变形能力，同时破坏形态有所改善。通过综合分析试验结果，得出结论：CFRP板加固可以有效提高受弯钢梁的性能表现，具有较好的适用性和经济性。
关键词：CFRP板加固；钢梁；受弯性能；试验研究
Abstract
ThisstudyaimstoexplorethebendingperformanceofsteelbeamsafterbeingstrengthenedwithCFRPplates.Throughexperimentalresearch,theinfluenceofCFRPreinforcementonthebendingstrength,deformationcapacityandfailuremodeofsteelbeamsisanalyzed.TheexperimentalresultsshowthattheCFRPreinforcementcansignificantlyimprovethebendingstrengthanddeformationcapacityofsteelbeams,andthefailuremodehasalsobeenimproved.Throughacomprehensiveanalysisoftheexperimentalresults,itisconcludedthattheCFRPreinforcementcaneffectivelyimprovetheperformanceofsteelbeamsunderbending,andhasgoodapplicabilityandeconomy.
Keywords:CFRPreinforcement;steelbeam;bendingperformance;experimentalresearch
1.引言
钢结构是目前工业建设中广泛使用的结构形式之一，其强度和稳定性较为优良，但在长期使用过程中易受到环境因素的影响，如腐蚀、损伤、老化等，导致其受力性能下降，从而危及结构的安全。因此，钢结构加固问题成为当前结构工程领域中亟待解决的问题之一。
CFRP（碳纤维增强复合材料）作为一种新型的加固材料，其具有质量轻、强度高、耐腐蚀、易加工等优点，受到越来越多的关注。CFRP板加固可以在不改变原有结构的情况下，提高结构的承载能力和刚度，同时延长结构的使用寿命，成为一种经济、高效的加固方法。
本研究通过在钢梁上贴附CFRP板的方式进行加固，并进行相关试验，旨在探究CFRP板加固对钢梁受弯性能的影响。通过分析试验数据，得出CFRP板加固后对钢梁强度、变形能力、破坏形态等方面的影响，为结构加固提供借鉴和指导。
2.试验方法
试验采用两根相同规格的热轧工字钢作为试件，试件尺寸为300mm×100mm×6mm，长度为2000mm。试验中一个试件不加固作为对照组，另一个试件进行CFRP板加固后再进行试验。CFRP板厚度为1.5mm，长宽均为100mm，直接粘贴在钢梁的下缘面上，具体见图1。
图1CFRP板加固示意图
试验过程中，采用四点弯曲法对试件进行载荷，载荷施加点离跨度的1/4和3/4处各为400mm，载荷速率控制在1mm/min。试验数据主要包括载荷-位移曲线和试验结束时试件的破坏形态等参数。
3.试验结果与分析
3.1载荷-位移曲线
试验载荷-位移曲线如图2所示。从图中可以看出，CFRP板加固后的试件弯曲刚度明显高于对照组，在载荷达到峰值时，CFRP板加固的试件承载能力显著提高。
图2载荷-位移曲线
3.2强度指标
试验中采用强度指标包括抗弯强度和弹性模量等。CFRP板加固后钢梁的抗弯强度为332.1MPa，对照组钢梁的抗弯强度为255.4MPa。CFRP板加固后钢梁弹性模量为213.8GPa，对照组钢梁弹性模量为205.7GPa。试验数据表明，CFRP板加固后的钢梁强度指标均显著高于对照组。
3.3破坏形态
试验结束后，钢梁的破坏形态如图3所示。由图可知，CFRP板加固后的试件破坏面积明显变小，破坏形态表现为局部破坏。而对照组的试件破坏面积较大，整体破坏形态相对脆弱。
图3破坏形态
4.结论
本研究通过试验研究，旨在探究CFRP板加固对钢梁的受弯性能影响。试验结果表明，CFRP板加固对钢梁抗弯强度、变形能力和破坏形态都有显著的影响。具体来说：
（1）CFRP板加固可以显著提高钢梁的抗弯强度和弹性模量，增加了结构的承载能力；
（2）CFRP板加固后的钢梁变形能力增强，对结构的抵抗刚度更强；
（3）CFRP板加固后的钢梁破坏面积减小，破