中国公路学报

作者：陈卓异, 刘雁, 王升旗, 严子卓, 彭晖

单位：长沙理工大学　桥梁工程安全控制教育部重点实验室，湖南　长沙　410114

关键词：桥梁工程,预应力CFRP,有限元分析,缺陷钢板,疲劳性能,应力强度因子

<p>为研究预应力CFRP加固含中心缺陷和双边缘缺陷钢板的疲劳性能，基于团队自主研发的自黏结型预应力CFRP施加装置，开展了2种缺陷类型和3种缺陷长度下预应力CFRP单面加固含缺陷钢板在拉伸循环荷载下的疲劳试验，分析了试件的两阶段预应力，讨论了有限黏结长度下试件的破坏模式、疲劳寿命以及荷载循环次数-钢板表面应变分布规律。利用ABAQUS建立有限元模型，通过计算结果分析了不同疲劳裂纹长度下钢板、CFRP和胶层的应力分布，讨论了胶层刚度的退化规律，探讨了CFRP和预应力对裂纹尖端应力强度因子幅Δ<i>K</i>的影响，并基于裂纹闭合效应的Paris模型预测了缺陷钢板的疲劳寿命。结果表明：有限黏结长度下，自黏结预应力CFRP加固钢板具有更长的光滑断裂面，更长的疲劳裂纹稳定扩展区域，可以较好增加钢板的临界裂纹长度；预应力可以提高CFRP的加固效果，使CFRP承担更多的荷载，改善钢板和胶层应力分布，降低缺陷区域应力集中程度，延缓胶层刚度退化时间；CFRP和预应力可以有效降低裂纹尖端应力强度因子幅Δ<i>K</i>，提高钢板疲劳寿命；基于有限元计算的Δ<i>K</i>和裂纹闭合效应的Paris公式，可以准确预测缺陷钢板的疲劳寿命，预测值与试验值误差小于10%。</p>

来源：2024年第4期

《中国公路学报》期刊编辑部

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