随机载荷下CFL增强RC梁疲劳寿命的预测方法

摘要

近年来，纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土结构的技术被广泛地应用于桥梁、房屋等建筑结构物的加固工程。然而，目前关于FRP片材增强RC构件在随机荷载作用下的疲劳性能研究还未见报道。该文前期工作基础上，建立预测模型，利用常幅疲劳荷载下碳纤维薄板(carbonfiberlaminate，CFL)增强钢筋混凝土梁的力学性能，对随机荷载作用下CFL增强RC梁的疲劳寿命进行预测。研究成果将对钢筋混凝土桥梁的加固补强、抗震防灾等具有重要的科学意义和广阔的应用前景。 该文的研究内容和结果如下： 1)对线性损伤累积准则进行修正，分别提出了有关CFL增强RC梁随机疲劳性能的剩余寿命预测模型，以及剩余强度预测模型，并给出了随机载荷作用下CFL增强RC构件的理论S—N曲线。通过改变预测模型的参数，从理论上讨论了随机荷载谱中荷载最大值对疲劳寿命的影响，以及构件的静载极限承载力对其疲劳强度和疲劳寿命的影响。分析结果表明，随机荷载谱中荷载的最大值与CFL增强RC梁的对数疲劳寿命成线性关系；构件的静载极限承载力与其疲劳强度成线性关系。 2)为了验证所提出的随机疲劳寿命预测模型的正确性，制作了12根CFL增强RC梁，并在MTS试验系统上实施了随机疲劳试验。与试验结果相比，采用剩余寿命模型的随机疲劳寿命预测结果偏于保守，而采用剩余强度模型的随机疲劳寿命预测结果与试验值基本吻合。 3)利用随机疲劳试验结果，该文还对上述预测模型进行了修正。修正后的预测模型能更准确地预报随机载荷作用下CFL增强RC梁的疲劳寿命。 该文的研究成果既有助于减少随机载荷作用下碳纤维薄板增强钢筋混凝土梁的疲劳试验研究的工作量，又可以应用于桥梁加固工程中构件剩余寿命的估算，为FRP增强复合结构的随机疲劳寿命预测提供了新思路和新方法。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1引言

1.1.2纤维复合材料加固钢筋混凝土结构技术

1.1.3工程应用

1.2国内外研究现状

1.2.1碳纤维增强RC构件的研究现状

1.2.2疲劳寿命预测研究现状

1.3本文研究的目的和意义

1.4本文主要研究内容

第二章随机疲劳寿命预测

2.1引言

2.2疲劳累积损伤理论

2.2.1剩余寿命模型

2.2.2剩余强度模型

2.3连续型随机荷载下的疲劳寿命预测

2.3.1连续型随机荷载下的疲劳寿命预测方法

2.2.2随机荷载谱荷载峰值的概率函数

2.2.3常幅疲劳S-N曲线方程

2.2.4随机疲劳寿命预测及其影响因素分析

2.3基于极限承载力衰减模型的随机疲劳寿命预测

2.3.1预测方法

2.3.2 CFL增强RC梁的静载极限承载力

2.3.3荷载谱统计

2.3.4随机疲劳寿命的预测及影响因素

2.5本章小结

第三章随机疲劳试验研究

3.1试验目的和意义

3.2随机疲劳试验方法

3.2.1随机疲劳载荷谱

3.2.2试件制作

3.2.3试验装置

3.2.4试验操作流程

3.3试验结果及其分析

3.3.1试验结果

3.3.2随机疲劳试验结果分析

3.4疲劳寿命预测模型的修正

3.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢