碳纤维加固钢吊车梁疲劳性能试验及理论研究

摘要

碳纤维复合材料(CFRP)是一种新型的结构加固材料，具有高强度、耐高温性能好、低密度、耐磨、自润滑、耐腐蚀、良好的介电性和抗疲劳性。目前，在工程中得到了广泛的应用。我国的加固设计规范中已制定了相应的设计计算准则，但设计规范中没有对CFRP加固钢吊车梁的抗疲劳性给出设计规定。本文在现有的研究成果的基础上，对CFRP加固钢吊车梁的疲劳性能进行了试验及理论研究。
　　 本文通过六根试验梁进行疲劳试验，研究了CFRP对试件疲劳性能的加固效果；分析了应力幅、平均应力对疲劳寿命的影响；给出了试件的疲劳刚度和累积损伤因子变化规律；推导了钢吊车梁的疲劳总寿命及剩余疲劳寿命的预测模型。
　　 本文主要研究如下内容：
　　 1、分析研究CFRP加固与未加固钢吊车梁裂缝开展情况和疲劳破坏形态；
　　 2、分析研究名义应力幅、平均应力对试件疲劳寿命的影响；
　　 3、分析CFRP对钢吊车梁疲劳性能的加固效果；
　　 4、通过实测法和半解析法，给出了六根试验梁的累积损伤因子变化规律。从结果可以看出，钢吊车梁疲劳破坏呈明显的脆性，但刚度损伤发展并不具有类似混凝土吊车梁明显的三阶段增长规律，而是分成两个阶段，即平稳发展阶段和迅速破坏阶段，两个阶段分别占试件总寿命的80％,20％左右；
　　 5、根据试验数据，结合现行的钢结构设计规范，推导出了试件疲劳总寿命及剩余寿命的预测模型，为工程中预测钢吊车梁剩余疲劳寿命提供了一种方法；
　　 6、对本文研究的不足之处进行了总结，并提出了有待于进一步研究解决的问题。