[发明专利]一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，包括：

(1)计算钢粘结界面切应力τ以及钢基体滑移量s；

(2)计算粘结界面最大剪切应力τ_max；

(3)计算界面断裂能G_f；

(4)计算初始滑移量s₁；

(5)计算最大滑移量s_f；

(6)绘制CFRP-钢界面粘结性能评估模型预测曲线。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，所述步骤(1)包括采用应变差分法计算得到CFRP-钢粘结界面切应力τ以及CFRP相对于钢基体滑移量s的实测数据。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，

所述滑移量s的计算表达式如下公式计算：

式中，为第i个应变片与第i+1个应变片之间的相对滑移；ε_i与ε_i+1分别为第i个应变片和第i+1个应变片测量值；Δl_i为第i个应变片与第i+1个应变片之间的间距；

所述粘结界面剪切应力τ可通过如下公式计算：

式中，为第i个应变片与第i+1个应变片之间的切应力；E_c，t_c分别为CFRP的弹性模量和厚度。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，所述步骤(2)包括通过公式(5)计算所得最大剪切应力τ_max：

τ_max＝34.17-3.37E_a×10^-3 (5)

式中，E_a为粘结剂的弹性模量。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，所述步骤(3)包括通过公式(7)计算所得界面断裂能G_f：

G_f＝40.5t_a^0.196w^1.22(1-0.53e^-(Z/115)) (7)

式中，t_a为粘结剂厚度；Z为机械打磨或喷砂粒度；w为CFRP层间剪切耗散能，可由下式计算：

式中，σ_a为粘结剂抗拉强度，E_a为粘结剂弹性模量。

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，为拟合实测粘结界面断裂能G_f，机械打磨目数P转化为粒度Z，二者之间的关系可表示为：

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料加固钢结构界面粘结性能评估方法，其特征在于，所述步骤(4)包括通过公式(9)计算所得初始滑移量s₁：

式中，t_a为粘结剂厚度；G_a为粘结剂剪切模量，可由下式进行计算：

式中，E_a为粘结剂弹性模量；μ_a为粘结剂泊松比。