CFRP-鋼界面粘結(jié)疲勞性能試驗研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，既有結(jié)構(gòu)進行維修、加固已成為當(dāng)今土木工程領(lǐng)域關(guān)心和研究的熱點之一。碳纖維增強復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡稱CFRP)作為一種新型的復(fù)合材料，以它高強高效、耐腐蝕、不增加自重、施工便捷等優(yōu)點，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加固材料在加固領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。相對于混凝土結(jié)構(gòu)，CFRP在鋼結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用研究還處于初期，而疲勞破壞是鋼結(jié)構(gòu)主要的破壞模式之一，且為脆性破壞，亟待進行加固改善。現(xiàn)

2、有研究表明，CFRP與鋼協(xié)同工作的關(guān)鍵在于其界面粘結(jié)性能，但是目前對這方面研究尚有限，尤其是在CFRP-鋼界面疲勞性能方面。
　　基于此，本文設(shè)計了CFRP-鋼雙剪試件來研究CFRP-鋼之間的界面粘結(jié)性能，主要研究內(nèi)容可以歸納為以下三方面:
　　(1)以疲勞峰值荷載、疲勞谷值荷載和養(yǎng)護溫度為變化參數(shù)，設(shè)計了17個靜力加載雙剪試件及26個疲勞加載雙剪試件對CFRP-鋼界面粘結(jié)性能進行試驗研究，觀察了試驗現(xiàn)象和破壞模式，并對試件

3、的荷載-位移曲線、疲勞壽命、CFRP的應(yīng)變分布、有效粘結(jié)長度、傳力區(qū)域以及界面裂紋擴展速率等進行了分析討論，同時探討了疲勞峰值荷載、疲勞谷值荷載以及養(yǎng)護溫度變化對CFRP-鋼界面抗疲勞性能的影響。
　　(2)對CFRP-鋼界面疲勞壽命及其影響因素進行了分析和研究，基于CFRP-鋼界面疲勞試驗結(jié)果，提出了荷載水平和養(yǎng)護溫度耦合作用下的CFRP-鋼界面疲勞壽命預(yù)測方法，得出考慮養(yǎng)護溫度影響的S-N曲線經(jīng)驗公式。此外，還定義了CFRP-

4、鋼界面的割線剛度Kf的概念并討論了其在疲勞加載過程中的演化規(guī)律和影響因素，最終參考Palmgren-Miner的疲勞線性累積損傷準則，得到常溫養(yǎng)護下基于割線剛度的疲勞界面損傷模型，并提出模型的損傷評估方法。
　　(3)基于CFRP-鋼界面試驗結(jié)果，對靜載作用下CFRP-鋼界面粘結(jié)滑移本構(gòu)模型進行驗證分析，并對疲勞峰值荷載作用下CFRP-鋼界面剪應(yīng)力演化規(guī)律以及疲勞荷載作用下的界面粘結(jié)滑移曲線進行研究，最終建立考慮荷載水平和養(yǎng)護溫度