木结构是我国古建筑的主要结构形式,我国现存大量的木结构民居、桥梁、寺庙、楼塔、馆阁、衙署和牌坊等古建筑,但它们使用年数已久,结构残损严重,抗震能力严重不足。应用碳纤维布加固技术是加固修复木结构的一条有效途径,能取得优良的加固与外观效果。然而国内外还没有碳纤维布加固木结构的技术规程,导致木结构加固设计无据可依,抑制了该项技术的推广应用。 本文针对碳纤维布加固木结构技术,基于国内外在此方面的研究现状,主要开展了以下几个方面的研究工作: 1.通过10根矩形截面木梁的受弯试验,探讨了试件尺寸、碳纤维布粘贴方案等因素对加固效果的影响,研究了碳纤维布加固木梁的破坏特征,分析了受弯木构件的抗弯承载力、跨中截面上应变的分布规律以及CFRP对其抗弯刚度的影响。试验结果表明,采取碳纤维布加固木梁,其承载力得到大幅度的提高,变形性能得到显著的改善,加固前后截面应变均符合平截面假定。 2.通过24根圆形截面木柱的轴心受压试验,探讨了构件长细比、纵横向碳纤维布的设置方式等因素对加固效果的影响,研究了碳纤维布加固木柱的破坏特征,分析了轴心受压木构件的极限承载力、体积变形特性以及CFRP对其抗压刚度、抗侧刚度的影响。首次提出了沿轴心受压木构件的纵向粘贴碳纤维布,试验结果表明,纵向CFRP可以显著改善构件的抗侧性能,大幅度提高其极限承载力,显著改善其变形性能,取得了良好的加固效果。 3.基于现行木结构设计规范中的承载力计算公式,根据本文试验结果以及国外研究成果,本文建立了木材的非线性分析模型,推导了碳纤维布加固木结构构件的极限承载力计算公式,公式计算结果与试验数据吻合较好。最终提出了碳纤维布加固木结构的相应设计方法和建议,可供工程应用参考。