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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5×1—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JT!G :D64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 ?10091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!truc《tu:res 《Usin《g Externa!。lly? Bo?n,ded Fi—ber 《。Re:inf?orce《。d Pol》ymer(》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
【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】0,17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 《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
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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
》。
《
】
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》
【 式中N加】固构:件的:拉力(N);
】
》 【bf1复材》的,加固宽度(m—。m);
》
! E《sEf分别》为钢构?件和复?材的弹性《。模量:(MPa);
!
— : AsAf分别!为钢构件和复—。材的截面积(—。。mm:2);
【
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《 《 IsIf分别【为钢构件和复—材的截面《惯性矩(mm—4);
】
】 t:a,粘结层?厚度(m《m):;
】 , t【f,rp:复材的厚度(—mm);
!
】。 G结构胶粘—。剂的剪切模》量(:MPa)
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【 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);
】
】 Zs钢梁中性】轴到梁底部的距离(!mm)
》