調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果表明,實際工程中的鋼構(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1000萬次。根據(jù)試驗研究,經(jīng)過碳纖維加固后,鋼結(jié)構(gòu)試件應(yīng)力循環(huán)次數(shù)超過50萬次的疲勞強度遠遠高于原狀焊縫,具有97%保證率的200萬次疲勞強度可達到100.8MPa,高出對比試件近60%。
一般來講,結(jié)構(gòu)所能承受的荷載重復(fù)次數(shù)與應(yīng)力達到的最大值及應(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)將會降低。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊縫粘貼碳纖維布進行加固后,碳纖維加固后焊縫處應(yīng)力重新分布,碳纖維承擔焊縫處的部分應(yīng)力,焊縫處鋼材應(yīng)力明顯降低,導致鋼材焊縫處應(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,減少了試驗數(shù)據(jù)的離散性。可以推定,碳纖維加固后焊縫處應(yīng)力重新分布,導致焊縫處應(yīng)力集中系數(shù)的降低,是碳纖維加固后焊接接頭疲勞強度有效提高的機理之一。
通過焊接來修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)疲勞構(gòu)件的方法,國內(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)件疲勞性能的同時會增加焊接節(jié)點的疲勞敏感性,引進新的應(yīng)力損傷源,使鋼結(jié)構(gòu)疲勞性能不能得到明顯改善,因此通過合理的對鋼結(jié)構(gòu)動力構(gòu)件粘貼碳纖維布改善鋼構(gòu)件的疲勞性能具有很強的研究和工程應(yīng)用意義。