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建筑结构 2024年第3期54卷 141-146,102页

作者：邓朗妮李太升刘阳廖羚钟锰军李华广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006

为研究采用碳纤维增强复合材料(cfrp)加固后钢梁的疲劳性能,采用自主研发的具有自监测性能的智能碳纤维-光纤光栅板(cfrp-ofbg板)加固受损钢梁,在完成常幅荷载四点弯曲疲劳试验的基础上,研究不同应力幅作用下cfrp-ofbg板加固钢梁的疲劳... 详细信息

为研究采用碳纤维增强复合材料(cfrp)加固后钢梁的疲劳性能,采用自主研发的具有自监测性能的智能碳纤维-光纤光栅板(cfrp-ofbg板)加固受损钢梁,在完成常幅荷载四点弯曲疲劳试验的基础上,研究不同应力幅作用下cfrp-ofbg板加固钢梁的疲劳性能。借助有限元方法,建立“三维实体”有限元模型,结合J积分计算方法求解得到加固钢梁裂纹尖端的应力强度因子,基于线弹性断裂力学理论建立疲劳裂纹扩展模型,对cfrp-ofbg板加固钢梁的疲劳裂纹扩展寿命进行预测。研究表明:cfrp-ofbg板的加固作用可有效提高受损钢梁的疲劳寿命,延缓裂纹扩展速率,改善裂纹尖端的受力状态,降低裂纹尖端的应力强度因子;在循环荷载作用下,cfrp-ofbg板加固试件的疲劳寿命均随着应力幅的增大呈现递减趋势。将试验结果与预测结果相比较,发现加固试件疲劳寿命预测值比试验值略高,分析认为,这主要是因为在有限元模拟时没有考虑到试验中cfrp-ofbg板的局部剥离。

关键词：钢梁加固 cfrp-ofbg板疲劳裂纹扩展寿命预测

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cfrp-ofbg板嵌入式加固钢筋混凝土梁荷载效应计算分析

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复合材料科学与工程 2020年第3期 5-10页

作者：邓朗妮谢宏刘阳马晋超秦美玲广西科技大学土木建筑工程学院柳州545006 不详

cfrp-ofbg板具备良好的监测性能,其监测数据可用于计算分析加固结构的荷载效应。利用平截面假定及材料应力应变本构关系进行计算推导,提出一种基于cfrp-ofbg板监测应变的加固梁荷载计算方法。采用4根cfrp-ofbg板嵌入式加固钢筋混凝土梁... 详细信息

cfrp-ofbg板具备良好的监测性能,其监测数据可用于计算分析加固结构的荷载效应。利用平截面假定及材料应力应变本构关系进行计算推导,提出一种基于cfrp-ofbg板监测应变的加固梁荷载计算方法。采用4根cfrp-ofbg板嵌入式加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力试验对该计算方法进行验证,结果表明:计算值与试验值较为吻合,此法用于分析加固梁的实时荷载效应是可行的。

关键词： cfrp-ofbg板钢筋混凝土梁嵌入式加固荷载效应

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智能碳纤维板加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能试验

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混凝土 2023年第5期 44-47,55页

作者：邓朗妮李华谢宏廖羚雷丽贞莫晓姗广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006

将具有良好感知性能的光纤光栅(ofbg)嵌入碳纤维增强复合材料(cfrp)中,研制出智能碳纤维(cfrp-ofbg)板。为研究cfrp-ofbg板加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,对6根cfrp-ofbg板加固梁和2根未加固梁进行疲劳和剩余强度试验。试验中对比加固与... 详细信息

将具有良好感知性能的光纤光栅(ofbg)嵌入碳纤维增强复合材料(cfrp)中,研制出智能碳纤维(cfrp-ofbg)板。为研究cfrp-ofbg板加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,对6根cfrp-ofbg板加固梁和2根未加固梁进行疲劳和剩余强度试验。试验中对比加固与未加固梁的破坏形态、疲劳寿命、应变发展等情况,研究疲劳荷载幅值和循环次数对加固梁疲劳性能的影响。结果表明:试验梁加固后抗弯承载力和疲劳性能均得到明显提升;加固梁的剩余承载力随疲劳循环次数的增加呈现三阶段发展规律;cfrp-ofbg的监测数据可在一定程度上实时反馈加固梁的受力过程。

关键词： cfrp-ofbg板破坏形态疲劳性能应变剩余承载力

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智能cfrp板加固钢筋混凝土桥梁时变可靠性研究

智能CFRP板加固钢筋混凝土桥梁时变可靠性研究

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作者：谢宏广西科技大学

学位级别：硕士

桥梁在服役过程中,受设计、施工、使用环境及荷载等因素的影响,会出现承载力下降的现象,不适于继续正常使用。为满足桥梁继续服役的要求,对桥梁的维修加固显得尤为重要。碳纤维片材在性能上有其独特的优势,使用碳纤维片材加固钢筋混凝... 详细信息

桥梁在服役过程中,受设计、施工、使用环境及荷载等因素的影响,会出现承载力下降的现象,不适于继续正常使用。为满足桥梁继续服役的要求,对桥梁的维修加固显得尤为重要。碳纤维片材在性能上有其独特的优势,使用碳纤维片材加固钢筋混凝土桥梁结构的应用已日益广泛。评估桥梁加固后的时变可靠性时,需考虑结构材料时变性能对结构抗力的影响,以及日益变化的车流量对结构荷载效应的影响。以往的时变可靠性评估方法中,结构材料的时变性能一般只考虑环境对材料强度的影响,未考虑荷载作用对材料强度的影响;荷载效应的相关统计参数一般按规范取值或根据相应计算模型进行推演,并不能较为准确地反应桥梁在使用过程中荷载作用的真实情况。这些因素会对加固桥梁的时变可靠性评估造成一定影响,有必要针对上述问题展开进一步研究。本文主要研究内容如下:（1）将光纤光栅传感技术应用到加固材料中,在碳纤维板上嵌入光纤光栅传感器,制成具备自监测性能的智能cfrp板（cfrp-ofbg板）。运用智能cfrp板加固钢筋混凝土梁,对加固梁进行试验研究。试验结果表明:试验梁加固后极限承载力及疲劳性能得到显著提升;加固梁疲劳破坏的主要原因为钢筋疲劳断裂;疲劳加载会使加固梁的极限承载力降低。（2）结合本文试验数据和相应计算模型,通过数据拟合及公式推导的方法,分析混凝土、钢筋、cfrp板的时变强度变化规律。分别考虑自然环境侵蚀和疲劳荷载作用两个方面对材料时变强度的影响,并将二者融入到加固梁的时变抗力计算中。（3）根据平截面假定理论,推导基于智能cfrp板监测数据的加固梁荷载效应计算方法,计算结果与试验值吻合良好。结合材料强度时变模型,进一步推导出考虑结构材料时变强度的加固梁荷载效应计算方法。（4）采用JC法,针对考虑和不考虑疲劳荷载对结构抗力的影响两种情况,计算加固梁的时变可靠度指标。计算结果表明:不考虑疲劳荷载作用对结构材料时变强度的影响时,时变可靠度指标呈平缓下降趋势;考虑疲劳荷载作用对结构材料时变强度的影响时,在服役年限的中后期,时变可靠度指标下降速率明显增快。说明疲劳荷载对加固梁中后期的时变可靠度指标影响较为显著,加固桥梁的时变可靠度计算中,应当考虑疲劳荷载对结构材料时变强度的影响。在上述研究基础上,根据智能cfrp板实测数据计算的荷载值,统计计算加固桥梁的实时荷载效应。即可通过智能cfrp板监测数据计算加固桥梁的时变可靠度指标。

关键词：桥梁加固 cfrp-ofbg板荷载效应时变可靠度

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智能cfrp板加固钢筋混凝土梁疲劳寿命预测研究

智能CFRP板加固钢筋混凝土梁疲劳寿命预测研究

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作者：黄晓霞广西科技大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：结构加固 cfrp-ofbg板实时监测疲劳试验寿命预测

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