碳纤维布加固钢筋混凝土梁常幅疲劳荷载作用下的疲劳寿命预测

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1、学兔兔www.xuetutu.com14桥梁检测与加固2011年第1期碳纤维布加固钢筋混凝土梁常幅疲劳荷载作用下的疲劳寿命预测邹力，吕宏奎，田文姜(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：通过粘贴碳纤维布可以有效地改善钢筋混凝固后，加固梁可能的破坏形式为：①钢筋屈服后，纤土梁的疲劳性能，提高钢筋混凝土梁的使用寿命。结合碳纤维布未拉断，混凝土压碎；②钢筋屈服后，纤维布拉维材料(CFRP)~／[I固钢筋混凝土梁的疲劳破坏形式，通过分断，混凝土未压碎；③钢筋未屈服，混凝土压碎；④析加固梁中受力钢筋的S～N曲线来预测加固梁的疲劳寿钢筋未屈服或纤维布未拉断，碳纤维布从混凝土

2、表命，以及通过疲劳累计损伤理论来预测加固梁的疲劳寿命。面剥落。以上几种破坏形式中①、②均为延性破坏，关键词：碳纤维布．力口固；疲劳荷载；寿命预测是可以接受的破坏形式；③、④为不允许出现的破坏形式，属于脆性破坏，主要靠加强锚固和提高施工质1引言量来控制。碳纤维布具有很高的强度，与钢筋有相同的弹由于碳纤维材料(CFRP)优良的力学性能，以性模量，当承受一般疲劳荷载时，碳纤维布的疲劳强及CFRP加固技术诸多明显的技术优势，CFRP加度几乎没有降低，在正常破坏形式下，碳纤维布加固固技术被越来越多推广到桥梁工程加固中。对于公钢筋混凝土梁的疲劳寿命由受力钢筋和混凝土的疲路桥梁、铁路桥梁等结构，除了承受静载

3、作用外，还劳寿命来控制，因此我们可以通过预测加固梁中受要承受重复循环荷载作用，结构常常在低于使用荷力钢筋的疲劳寿命来预测加固梁的疲劳寿命。载的情况下发生疲劳破坏。因此，桥梁结构加固后2．2加固梁中受力钢筋的s～N曲线的疲劳性能成为国内外学者广泛关注的研究热点。从CFRP加固钢筋混凝土梁的疲劳破坏形式近年来对碳纤维材料加固钢筋混凝土梁的疲劳试验可以看出：①、②破坏形式为延性破坏，是正常的破研究比较常见，这些研究大多是加固梁在疲劳荷载坏形式，破坏始于钢筋屈服。国内外许多学者认为作用下受力性能的分析研究，而在碳纤维布加固梁钢筋混凝土构件的疲劳寿命主要取决于钢筋的疲劳的疲劳寿命方面的研究不多见。本文结

4、合碳纤维布加固钢筋混凝土梁常见的4种疲劳破坏形式，加固寿命，相关疲劳试验也都是以第1根钢筋的疲劳断梁疲劳破坏始于受力钢筋屈服属于正常的破坏形裂作为构件破坏的标志。故研究CFRP加固梁中式，通过分析加固梁中受力钢筋的S～N曲线来预受力钢筋的疲劳行为非常重要。测加固梁的疲劳寿命；运用疲劳累计损伤理论预测钢筋的疲劳破坏可分为3个阶段：①形成初始加固梁的疲劳寿命。裂纹；②裂纹扩展；③当钢筋薄弱截面的有效面积不能承受所施加的荷载时，试件发生突然脆性断裂。钢筋的疲劳寿命曲线表达式见式(1)[1]。2Js～N曲线经验法lg(N)一A+mlg(Ao')(1)2．1加固梁疲劳破坏形式式中，N为疲劳失效时的总循环

5、次数；为钢筋应《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》力幅；A为钢筋s～N曲线截距；为钢筋S～N曲(CECS--146：2003)和《碳纤维增强复合材料加固混线斜率。凝土结构技术规程》(DJ／TJ08—012—2002)中认将国内外相关试验的钢筋应力幅～寿命数据用为，碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行正截面抗弯加散点图表示，见图1。对收集到的试验数据作回归收稿日期：2011一O3一O4作者简介：邹力(1982一)，男，助理工程师，2006年毕业于兰州交通大学桥梁与隧道工程专业，工学学士，2009年毕业于兰州交通大学桥梁工程专业，工学硕士。学兔兔www.xuetutu.com总第6期碳纤维布加固钢筋混

6、凝土梁常幅疲劳荷载作用下的疲劳寿命预测15分析时，得到的钢筋s～N曲线表达式为：现为加固梁截面刚度降低，在同样荷载作用下挠度lg(N)一7．3195—0．00561g(Ao')(2)增大，随着疲劳荷载作用次数的增加，加固梁的刚度逐渐退化、残余挠度增大、}昆凝土残余应变增大等。3．1疲劳抗弯刚度与疲劳损伤累积·Meier(1992)·Barnes(1999)随着荷载循环次数的增加，CFRP加固钢筋混·Shahawy(1999)_Papakonstantinou(2001【)·Aidoo(2004)凝土梁的破坏过程经历了混凝土开裂、碳纤维布剥·Yongtao(2003)+HeferanandEri

7、k(2004)离、钢筋断裂3个明显的过程。在构件整体力学性能上，表现为加固梁抗弯刚度B的退化。根据CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳试验研究资料可知，抗弯刚度B演化规律(图2，JZP为未加固梁；JGP—l图1钢筋的～N散点图为梁底采用1层碳纤维布加固；JGP-2为梁底采用2通过公式(2)可以反推出构件承受200万次循层碳纤维布加固)具有明显的疲劳损伤三阶段发展环荷载时对应的钢筋应力幅限值，反推得到的数据