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基于钢箱梁正交异性板的疲劳损伤加固技术试验研究
| 论文题名： | 基于钢箱梁正交异性板的疲劳损伤加固技术试验研究 |
| 关键词： | 钢结构箱梁桥;正交异性板;疲劳损伤;抗疲劳加固 |
| 摘要： | 现今，钢箱梁正交异性板疲劳损伤维修技术多着眼于铺装层结构的改进研究，而较少对采用纤维布复合材料（FRP）的抗疲劳加固形式进行深入研究。为此，本文基于HIROX三维显微无损检测技术捕捉疲劳损伤微裂纹，并通过13根足尺构件的疲劳试验，针对碳纤维布（CFRP）、碳玻混杂纤维布（C/GFRP）以及裂纹焊合法三种不同加固形式，进行了正交异性板的抗疲劳性能试验研究与理论分析。给出了合理选择钢箱梁正交异性板抗疲劳加固时机与加固方法的建议，成果可为钢结构桥梁预防性养护工程应用提供参考依据。主要研究内容与结论如下： 1.应用HIROX三维显微无损检测技术捕捉微裂纹，并结合HSV颜色空间图像分析方法以确定抗疲劳加固时机。分析结果表明：疲劳裂纹宽度及长度和金属疲劳存在着耦合关系，当裂纹宽度及长度超过加固时机特征阈值之后构件即进入更深层次的疲劳状态，并基于此划分三个疲劳损伤评测区间。 2.进行1根静载试验件、2根未加固试验件及10根加固试验件的疲劳试验。试验结果表明：碳纤维布、碳玻混杂纤维布以及裂纹焊合法三类加固试验件与未加固试验件疲劳破坏表现形式几近相同，疲劳破坏前期皆体现良好的线性状态，但在接近破坏时结构刚度显著下降，呈现明显的脆性破坏特征。 3.对比碳纤维布、碳玻混杂纤维布与常规修复方法裂纹焊合法的疲劳性能与加固效果。试验结果表明：疲劳损伤程度较低时，三类加固法试件疲劳寿命提升效果处于同一梯度；疲劳损伤程度较高时，采用纤维布加固法的试件疲劳寿命提升效果皆劣于裂纹焊合法，且该种比对效应随着损伤的进一步加深而越为显著。 4.通过ANSYS对多层纤维布整体、局部粘贴与三类加固方法所建模型进行有限元热点应力分析。分析结果表明：同一纤维布层数下，整幅粘贴较局部粘贴形式更具加固优势；随着纤维布层数的不断递增，其加固效果有所提高，但提升幅度较低。由此在保证结构安全的前提下，考虑加固成本与整体效果建议选择单层整幅纤维布粘贴形式。 |
| 作者： | 于超凡 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 艾军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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