智能CFRP板加固钢筋混凝土梁疲劳寿命预测研究

作     者：黄晓霞 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓朗妮

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：结构加固 CFRP-OFBG板 实时监测 疲劳试验 寿命预测 

摘      要：近年来,碳纤维(CFRP)等新型复合材料被大量应用于桥梁结构加固当中,在加固疲劳性能试验研究方面也取得了一定的成果,但钢筋混凝土桥梁经过加固后,桥梁结构的组成材料、原有混凝土的受力性能以及环境条件等许多因素均发生了变化,如果继续沿用原有方法去评定加固后桥梁的使用寿命是不合理的。对于加固所用材料,若能对其赋予长期实时监测性能,使其在服役过程中真实反映结构承载力信息,在疲劳寿命评估中加以利用,使评估结果更接近实际状况,这对服役桥梁结构剩余使用寿命预测和维修优化决策具有重要意义。本文在国家自然科学基金“基于智能复合材料加固的桥梁疲劳寿命估计及时变可靠性研究的支持下,以混凝土简支梁桥作为研究对象,在纤维增强复合材料和光纤光栅传感技术的基础上研发具有自监测性能的智能加固材料CFRP-OFBG板,对加固后的混凝土梁进行疲劳试验,研究基于智能CFRP板加固混凝土梁疲劳剩余寿命,主要完成以下工作:⑴采用单点加载方式,进行不同应力水平下的智能CFRP板加固钢筋混凝土梁疲劳试验研究,最终获得了循环载荷作用下各试验梁的裂缝开展情况,跨中挠度变形,破坏形态,以及钢筋、碳纤维板和混凝土应变等疲劳试验结果,并就试验结果和疲劳现象进行了相应的分析。⑵研究三点弯曲常幅循环载荷作用下CFRP板加固混凝土梁的疲劳性能,重点研究了CFRP板加固后对钢筋应力幅和整体剩余刚度随载荷循环次数的变化趋势。借鉴规范要求,基于应力水平、钢筋应力幅和剩余抗弯刚度,进行加固构件的疲劳寿命研究,并通过试验数据拟合出疲劳寿命经验公式。⑶通过对智能CFRP板加固混凝土梁的疲劳性能及疲劳寿命分析,推导出基于钢筋名义应力幅和平截面假定的疲劳寿命预测方法。通过算例验证,发现该方法预测的疲劳寿命与实际试验得到的加固梁疲劳破坏循环次数误差较小,且偏于安全,可用于指导实际工程。