8.—4 抗疲劳加固
!
《
:
8:。.4.1《 根据现行国家标!准钢结构《设计标准GB— 5:。0,。017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5×104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JTG D—64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 !1,0091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Stren—g thenin】g :Highway【 Struc—tures》 ,。Using E【。xtern》。al:ly ?Bo:nded Fi【ber Rein】forced 【Poly《mer(B》。D 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
—
:
,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
!
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G—B 500》17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,
?。
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
【
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(?B,D 85/08)】。也规定?疲,劳荷载作用下—粘结应?力,要小于粘结》强度的3《0%:
》
? 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
—。
《
【
:
】
》 : 式中N加固—构件的拉力(N);!
,
:
,
! bf1复材的加】固宽度?(,mm:);
《
】 EsEf】分别为钢构件和复材!的弹性模量》(MPa);
!
《 《 As》Af分别为钢构件】和复材的《截面积(m》。m2);
》
:
— IsI】f分:别,为钢构件和复材的截!面惯性矩(m—m4)?;,。
】 ta】粘结层厚度(mm)!;
:
?
【 t《frp复材的厚度】(mm);
—
【 》 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
!
《。
》
:
,
》。
—
【 , 式中M0V—0分别为复材端部位!置,。加固钢梁的弯矩(】kN·?m)和剪力》(kN);
!
?。 Z】s钢梁中性轴到梁】底,部的距离(mm【)
?