低溫下碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的疲勞試驗研究.pdf

1、我國幅員遼闊，北方寒冷地區(qū)是我國的重工業(yè)基地和交通中心，存在著大量易遭受疲勞作用的橋梁和工業(yè)廠房，結(jié)構(gòu)疲勞加固特別是碳纖維疲勞加固有廣泛的應(yīng)用前景。因此本文對低溫下碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的疲勞性能進(jìn)行了試驗研究，并在試驗研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了理論分析。論文的主要工作和獲得的結(jié)論如下： 1．首次提出了在疲勞荷載作用下CFRP加固RC梁力的轉(zhuǎn)移推論，致使鋼筋混凝土梁的受力性能得到極大的改善，梁的疲勞壽命大大提高。 2．CFRP

2、加固RC梁的抗彎承載力高于RC梁的抗彎承載力，一層加固提高了27％，二層加固提高了35％；CFRP加固RC梁的撓度低于RC梁的撓度，一層加固降低了52％，二層加固降低了35％；說明隨著層數(shù)的提高，CFRP加固RC梁逐漸表現(xiàn)出延性破壞的性質(zhì)。 3．通過對CFRP加固RC梁的疲勞試驗的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)混凝土的疲勞應(yīng)變破壞過程分成3個階段： 1)．薄弱區(qū)形成初始裂縫(n/N<0.1)，應(yīng)變增長較快，平均占總應(yīng)變的32.8％；

3、 2)．裂縫穩(wěn)定發(fā)展(n/N<0.1～0.9)，應(yīng)變增加緩慢，平均占總應(yīng)變14.4％； 3)．裂縫急劇發(fā)展(n/N>0.9)，應(yīng)變發(fā)散，平均占總應(yīng)變52.8％。 4．宏觀上疲勞次數(shù)隨著溫度的升高而提高，但提高幅度不同。溫度變化：-10℃→-5℃→0℃→+5℃→+10℃，一層CFRP加固RC梁的疲勞次數(shù)相應(yīng)增加：9～18％→-2～4％→-3～15％→8～28％；二層增加：8～13％→9～15％→9～18％→10～25％

4、。建議在考慮疲勞時加固鋼筋混凝土梁粘貼碳纖維布層數(shù)不少于2層，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。 5．隨著粘貼碳纖維布層數(shù)的增加，疲勞次數(shù)有顯著的提高，但提高的幅度不同，增加U形箍可顯著提高疲勞次數(shù)。平均數(shù)據(jù)表明：二層/一層為1.66，三層/二層為1.24，U形箍(三層)/無U形箍(三層)為2.86。 6．由于碳纖維布的抗拉作用，梁底混凝土受力更加均勻，與未加固梁對比，加固梁的裂縫數(shù)量增多，多為短而小的細(xì)微裂縫，大大改善了混凝土梁的疲勞抗裂

5、性能。 7．試驗結(jié)果表明低溫的存在不會影響CFRP加固系統(tǒng)本身破壞的性質(zhì)，低溫下粘貼CFRP用以提高RC梁的疲勞性能是可行的。在兩端及跨中加U形箍錨固可以保證CFRP加固RC梁不發(fā)生碳纖維布剝落破壞，顯著提高疲勞性能，最終發(fā)生延性破壞。 8．本文提出用撓度變化率來預(yù)測梁的疲勞次數(shù)，反映了CFRP加固RC梁的本質(zhì)特征，可以充分體現(xiàn)溫度、加固層數(shù)、疲勞振幅、最大疲勞應(yīng)力等的綜合影響。并通過數(shù)值計算給出梁的撓度率與疲勞次數(shù)率擬合方程，