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SMA-CFRP复合加固单边裂纹钢板疲劳性能研究
| 论文题名： | SMA-CFRP复合加固单边裂纹钢板疲劳性能研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;单边裂纹钢板;复合加固;形状记忆合金;碳纤维复合材料;抗拉性能;疲劳寿命 |
| 摘要： | 正交异性桥面板钢箱桥在国内外大跨度桥梁应用广泛，其U肋与横隔板处应力情况复杂，易产生不同角度细长疲劳裂纹导致结构失效，该处疲劳裂纹数量在桥梁总数占比大，既有的加固方法存在诸多不便。使用SMA-CFRP复合加固裂纹，能够充分地发挥两种材料的优势，获得优良的加固效果。参考实际工程中U肋与横隔板处产生裂纹尺寸，仅考虑面内拉应力作用，采用SMA-CFRP复合加固裂纹净长度相同含0°、30°单边裂纹钢板进行静载、疲劳试验研究，对比分析CFRP、SMA与SMA-CFRP复合加固三种加固方式对试件的加固效果，主要研究内容和结论如下： （1）对不同加固方式单边裂纹钢板进行抗拉承载力试验。结果表明：各加固方式对0°单边裂纹试件承载力提升比率较30°裂纹试件高，SMA-CFRP复合加固对试件屈服荷载与极限荷载、破坏位移的提升比率均大于单一加固效果之和，其中0°裂纹复合加固试件相对无加固试件提升比率较高，其屈服荷载、极限荷载、破坏位移分别提升100.55%、26.36%与121.94%，30°裂纹复合试件分别提升89.77%、20.57%与109.88%；与0°裂纹试件相比，30°裂纹复合加固试件相较于单一加固方式之和提升比率更高，展现更好SMA-CFRP协同工作提升效果，0°裂纹复合加固试件屈服荷载、极限荷载相较单一加固方式之和提升1.13倍、1.04倍，30°裂纹试件为1.49倍、1.40倍。 （2）对不同加固方式单边裂纹钢板进行疲劳试验。结果表明：相较0°裂纹试件，30°裂纹试件具有更长疲劳寿命与更好疲劳性能，SMA-CFRP复合加固对试件疲劳寿命提升比率高于SMA、CFRP单一加固之和，SMA-CFRP协同工作对疲劳寿命提升效果在30°裂纹试件上表现地更为显著，0°、30°裂纹SMA-CFRP复合加固试件的疲劳寿命分别提升7.62、8.69倍。 （3）SMA-CFRP复合加固既能抑制裂纹萌生扩展、改善冲击疲劳荷载下裂纹尖端应力场从而约束裂纹张开，又能降低裂纹处疲劳应力幅，在SMA与CFRP协同工作下，进一步减缓裂纹扩展速率，增加试件的裂纹稳定扩展区域长度，降低试件刚度退化速率，对试件静载、疲劳荷载作用下受力性能提升效果优于单一加固方式。 |
| 作者： | 黄伟哲 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 邓军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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