調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,實(shí)際工程中的鋼構(gòu)件一般都要求具有很高的循環(huán)次數(shù),50年應(yīng)力
循環(huán)次數(shù)近1000萬(wàn)次。根據(jù)試驗(yàn)研究,經(jīng)過(guò)碳纖維加固后,鋼結(jié)構(gòu)試件應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過(guò)50萬(wàn)次的疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原狀焊縫,具有97%保證率的200萬(wàn)次疲勞強(qiáng)度可達(dá)到100.8MPa,高出對(duì)比試件近60%。
一般來(lái)講,結(jié)構(gòu)所能承受的荷載重復(fù)次數(shù)與應(yīng)力達(dá)到的最大值及應(yīng)力變化的幅度有關(guān),在應(yīng)力幅一定的條件下,荷載重復(fù)次數(shù)與應(yīng)力達(dá)到的最大值成反比,隨著最大應(yīng)力值的提高,結(jié)構(gòu)承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)將會(huì)降低。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫粘貼碳纖維布進(jìn)行加固后,碳纖維加固后焊縫處應(yīng)力重新分布,碳纖維承擔(dān)焊縫處的部分應(yīng)力,焊縫處鋼材應(yīng)力明顯降低,導(dǎo)致鋼材焊縫處應(yīng)力集中系數(shù)的降低,從而改善了鋼構(gòu)件焊縫部位的疲勞性能,增加了碳纖維加固試件的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。使得給定在循環(huán)次數(shù)條件下,碳纖維加固后焊接接頭較加固之前能夠承受更大的疲勞應(yīng)力,或者在給定循環(huán)應(yīng)力、應(yīng)力幅、應(yīng)力比條件下,碳纖維加固試件的疲勞壽命高于原狀焊縫。
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫經(jīng)過(guò)碳纖維加固處理后,焊縫處的交變應(yīng)力得到降低,應(yīng)力分布趨于均勻,減少了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散性??梢酝贫ǎ祭w維加固后焊縫處應(yīng)力重新分布,導(dǎo)致焊縫處應(yīng)力集中系數(shù)的降低,是碳纖維加固后焊接接頭疲勞強(qiáng)度有效提高的機(jī)理之一。
通過(guò)焊接來(lái)修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)疲勞構(gòu)件的方法,國(guó)內(nèi)外大量的研究都表明,這種方法在一定程度上恢復(fù)構(gòu)件疲勞性能的同時(shí)會(huì)增加焊接節(jié)點(diǎn)的疲勞敏感性,引進(jìn)新的應(yīng)力損傷源,使鋼結(jié)構(gòu)疲勞性能不能得到明顯改善,因此通過(guò)合理的對(duì)鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)力構(gòu)件粘貼碳纖維布改善鋼構(gòu)件的疲勞性能具有很強(qiáng)的研究和工程應(yīng)用意義。