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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? 50017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5×10】4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JT《G :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T:B, 100《91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
!。。 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,Streng t】hening 【Highway S!。tru?ctures U】sin?g :External】ly B《。onded Fib!er Rei—nfor《ce:d Polymer!(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
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 《50017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G?B 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5×1》06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
!。
— 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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】 bf1复】材的:加固:宽度(mm);
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— E》sEf分别为—钢构件和复材的【弹,。性模:量(M?。Pa);《
— 【 As?Af分别为》钢构件?和复材?的截面积(mm2)!;
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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(mm《);
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— : tfr》。p复材?的厚度(mm—),;
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【 G结构【胶粘剂的剪切—模量(MPa)【
】 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M:0V:0,分别为复材端—部位置?加固钢梁的弯矩【(kN?·m)和剪力—(kN);》
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》 Zs】。钢梁中性轴到梁底部!的距:离(m?m)
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