隨機(jī)載荷下CFL增強(qiáng)RC梁疲勞試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(carbonfiberreinforcedpolymer，CFRP)因其在性能和施工工藝等方面的優(yōu)勢(shì)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到橋梁的加固工程中，目前對(duì)CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)性能的研究已經(jīng)比較系統(tǒng)，對(duì)CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能則局限于常幅疲勞性能方面的研究。由于在實(shí)際情況中，橋梁所受的活載都是隨機(jī)載荷，因此研究CFRP加固RC梁在隨機(jī)載荷下的疲勞性能具有重大的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用前景。該文在前期工作的

2、基礎(chǔ)上，對(duì)作用于橋梁上的實(shí)際載荷(隨機(jī)載荷)進(jìn)行模擬與編制，通過(guò)MTS系統(tǒng)進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，對(duì)碳纖維薄板(carbonfiberlaminate，CFL)加固RC梁的隨機(jī)疲勞性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析。研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1)對(duì)模擬得到的載荷～時(shí)間序列通過(guò)設(shè)置置信區(qū)間、確定平均值等步驟進(jìn)行處理，得到符合實(shí)橋受載情況的隨機(jī)載荷譜，并依據(jù)改進(jìn)的雨流—倒雨流計(jì)數(shù)法在Matlabel軟件的平臺(tái)上編程對(duì)載荷譜進(jìn)行分析，得到隨機(jī)載荷譜幅值的

3、概率密度函數(shù)，為構(gòu)件的壽命預(yù)測(cè)、疲勞損傷分析等提供必要的基礎(chǔ)。 2)制備了10根CFL增強(qiáng)RC梁，根據(jù)載荷水平將試件分為4組，在MTS機(jī)上實(shí)施了隨機(jī)載荷作用下的三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)中，實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)載荷、跨中撓度以及各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并量測(cè)疲勞裂縫寬度和間距及長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。 通過(guò)對(duì)隨機(jī)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，得到CFL增強(qiáng)RC梁的疲勞壽命曲線(S-N曲線)，給出了S-N曲線的經(jīng)驗(yàn)公式。利用該公式可以有效地預(yù)測(cè)CFL增強(qiáng)R

4、C梁在隨機(jī)載荷作用下的疲勞壽命。 對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中梁的跨中撓度變化、剛度變化進(jìn)行觀察分析，結(jié)果表明，隨機(jī)載荷下CFL增強(qiáng)RC梁的疲勞損傷破壞與常幅載荷作用下的破壞過(guò)程相同，都可以分為疲勞損傷三階段。 3)定義了能量吸收的表征量，對(duì)隨機(jī)載荷下CFL增強(qiáng)RC梁損傷破壞過(guò)程的能量吸收進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)對(duì)疲勞裂縫的分析探討了裂縫的性狀與能量吸收之間的關(guān)系。分析結(jié)果表明，試件的能量吸收總量隨著載荷水平的降低而增加，隨著疲勞壽命的增加而增