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8《.4 《。。抗疲劳加固
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8.!4.1? 根据现行—国家标准钢结构【设计标准GB 【5001《7对于工业》与,民用房屋和》一般构筑物的—钢结:构中直接承受动【。力荷载重复作—用的钢结构》构件:及其连接当》应力循?环次数n大于或等于!5×1?04次时判断是否】符合容许应力幅【的要求;根据现行】行业标准《。公路钢结构》。。桥,。梁设:计规范J《TG ?D6:4,对,于公路?桥涵钢?结构中?承受动?应力的结构》构件或连《接件:。判断是否《符合:疲劳强度的要—求;根据《现行行业标准—铁路桥梁钢结构设】计规范TB 10】。。091对于铁—路桥梁钢结构中【承受:动荷载的结》构,构件或连接判断【是否:符合容许《应力幅的《。规定
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《 由于碳纤维】复材比其《他纤维复材弹性【模量高疲劳》加固效?果更好所以宜采用碳!纤,。维复材对钢结—构进行疲劳加固英】国指南S《treng》 thenin【g Highway! Struct【ures Usin!g Ext》erna《ll:y, ,Bon?ded Fi—ber 《Reinforce!d Poly—m,er(BD —。85/08)指出带!裂,纹的金属《结构不能用复材【进行加固除非—获得行业主管—部门的批准尽管复】材加固能减缓甚至】阻止钢结构既有疲劳!裂纹:的扩展但现阶段复材!加固钢结构疲—。劳裂纹处《的应力集中和疲劳】裂纹扩?展规律的定量—分析研究还不多【加,固效果的理论依据尚!不充:分因此在构件存在】。能观测或检测到【的疲劳?裂纹:时应对裂纹》进行局部处理后【再利用?复材进行加》固根据我国大量【工程经验工业厂房】吊车梁下翼》。缘受拉疲劳敏—感区主要靠疲劳【。验算保证不发生疲】劳,破坏而?受拉疲劳敏感区一旦!发,现可见疲劳裂—纹,该结构?构件基本上》被,认为疲劳寿命已经】殆尽已经发生疲劳】破,坏对:于发现可见疲劳裂】纹的构件采用复材加!固应非常慎重—除非已进行过专【门,。研究并经过充—分试验?验证工作《。。
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8?.4.2 》。 ,。国内外的研究表【。明采用?复材板进行双面加】固对提高钢构—件的疲劳性能最为】有效因此当加固面平!整,并,可以在加固部位钢】板的两面《进行加固时宜采用】复,材板进行双面—粘贴加固当加固面不!平整:时采用?纤维布进行加固更能!适应形状的要求达】到加固目的
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8.4.》3 局部应—力集中?处的主拉《应力是引起疲劳【裂纹:萌生或扩展的驱动力!而碳纤维复材—纤维方?向的弹性模量—和强:度均是最《大,。的因此当粘贴的【碳纤维纤维方向与】主拉应?力,方,向平行时阻止疲【劳裂纹萌生和—扩展的效果最好已有!疲劳:加固:试验表明碳》纤维:复材的?弹,性模:。量越高加固》效果:越好:因此应尽量采用【高,弹性模量《的碳纤维复材
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8《.4.4 在目前!复材加固钢》。结构的疲《劳实验研究还不够】充分:时,可采用现《行国家标准钢结构设!计标准GB —50:017规《定的疲劳公式进行疲!劳验算其中计算【应力幅采用加固【后,计算部位降》低后的应力幅—容许应力《幅,根据构件和连接分类!采用现行《国家标准钢结构设】计标准GB 50】017规《定容许?。。应,力幅未?考虑复材粘贴加固】改善:应力集中部位的应】力场对钢构件疲劳性!能的:提高也未考》虑复材对疲劳—裂,纹,扩展的抑制作用该疲!。。劳验算?结果偏于安全
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】 当被加固构件受】。力复杂时被加固构】件的应力《。幅,不能通过条》。文中所列公式获【得可采用有》限元方法进》行计算
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:。8.4.5》 :大,量的:研究表明复材—加固钢结构的剥【离破坏发生在粘结胶!层在疲劳荷》。载作用下粘》结胶:层在复材板》端或不连《续部位的《应力集中《处,容易发生裂纹萌生】因,。此需要对碳纤维复材!采取有效锚》固措:施,在疲劳荷载》。长,期作用?下尚:。应当对粘《结层的应力加—以限制国外试验研】究显示?。当每次应力循—环中粘结胶层应【力集中处的最大主】应力小于粘结强度】的30%时粘—。结胶层在5×106!次循环?。荷载后?不出:现疲劳裂纹》英国指南(BD【 ,85/08》)也规定疲劳—荷载作用下粘—结应力要《小于粘结强度—的30?%
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:。 由》外,荷载产生《的最大主《应力可按公式—(7)进《行计算
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《 ,双面粘?贴加固(图2)轴】心受拉钢板粘结【胶层端?部的最大正应力和剪!应力可分《别按公式(8)~公!。式(:10:)进行计算
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【 :式,。中N加固构》件的拉?力(N);
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— , bf—1复:材的加固宽度(m】m);
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》 【 EsE《f分别?为钢:构件和复材的弹性】模量(?MPa);
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! AsA—f分别?为钢:。构件:和,复材的截面积—。(m:。m2);
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】 IsIf》分别:为,钢构件和复材的截】面惯性矩(》。。mm4?);:
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【 ? ta粘结层厚度】(m:m);
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! tfrp复材】的,。厚度:(mm);》
— : ? ?。G结构胶粘剂的剪切!模,量(MP《a):
】 底部粘》贴加固受弯钢梁粘结!胶层端部《的最:大正应力和》剪应力可分别按【公式(11)~【公式:(14?)进行计算
【
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: , 式中M0V0】分别为复材端部位】置加固?钢梁的弯矩(k【N·m)《和剪力(k》N):;
【 Z!s钢梁?中,性轴到梁底部的距】离(mm)》
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