碳纤维增强复合材料具有高强度、高模量、耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特点,已经广泛应用于钢结构的加固修复中。CFRP/钢复合结构中粘接层为薄弱的区域,粘接层的强度直接决定着碳纤维/钢复合结构的整体强度。而粘接界面和树脂材料的强度又决定着粘接层的强度,本论文对钢板表面采用刻槽和喷砂处理,通过自制芳纶短切纤维薄膜、碳纳米管预处理技术在粘接层中引入多尺度短纤维,基于短纤维的桥联作用来增强CFRP/钢复合结构的粘接层强度。主要研究内容如下:(1)采用表面喷砂技术粗糙化钢表面,通过碳纳米管预处理技术对钢表面进行预处理,制备了碳纳米管增强碳纤维/钢复合结构的ENF试件,ENF试验结果表明,粘接界面失效模式主要为粘接层失效,试件平均载荷值为1209.8N,断裂能为1313.3 J/m~2,与纯树脂粘接层相比,碳纳米管可以使峰值载荷和断裂能分别提高28.6%和51.4%。(2)采用表面刻槽技术粗糙化钢表面,通过自制的芳纶短切纤维薄膜,并利用表面润湿技术将芳纶短切纤维掺入树脂粘接层,制备了碳纤维/钢复合结构的ENF试件,ENF试验结果表明,芳纶短切纤维可以嵌入刻槽钢和碳纤维表面,通过桥联作用增加复合材料粘接层强度。ENF试件的平均峰值载荷值为1050.1N,断裂能为1221.3 J/m~2,与纯树脂粘接层相比,粘接层中加入芳纶短切纤维薄膜可以使峰值载荷和断裂能分别提高57.1%和106.5%。(3)在芳纶短切纤维增强碳纤维/钢复合结构的基础上,在粘接层中进一步引入碳纳米管,制备芳纶短切纤维/碳纳米管混合短纤维增强碳纤维/钢复合结构的ENF试件,ENF试验结果表明,试件失效形式主要是粘接层失效,说明芳纶短切纤维和碳纳米管混合使用可以进一步提高粘接强度,试件平均峰值载荷为1284.6N,断裂能为1960.9 J/m~2,相比于粘接层中只加入芳纶短切纤维的试件峰值载荷和断裂能分别提高22.3%和60.6%。(4)不同长度的芳纶短切纤维以及不同浓度的碳纳米管预处理溶液会对粘接层中纤维的布置形式以及增强机理产生影响,针对此问题,本文研究了三种不同长度的芳纶短切纤维以及三种不同浓度的碳纳米管预处理溶液对粘接层的影响,结果表明,对于刻槽钢表面6mm的芳纶短切纤维薄膜加固效果最优,质量分数为0.5%的碳纳米管预处理溶液增强效果最优;对于喷砂钢表面,质量分数为1%的碳纳米管增强效果最理想。