预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢制船闸门疲劳性能的解析与实验研究

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船闸门是美国运输基础设施的重要组成部分。许多现役船闸门已达到或超过初始设计寿命，需要频繁维修才能保持运行。随着闸门老化，计划外维修频率增加，对货运运输造成局部经济影响，进而产生全国性经济波及效应。金属疲劳是导致计划外服役中断的主要原因，使闸门部件随时间推移而劣化。由于船闸门在运行期间处于水下浸没状态，裂纹检测困难，部件失效前难以发现，修复成本高昂。本研究对常见船闸门几何结构内的疲劳损伤及疲劳缓解策略进行了解析与实验研究，重点关注延长闸门服役寿命。通过详细的有限元分析与疲劳断裂力学理论相结合，预测常见闸门细节中的临界疲劳区域，并制定疲劳裂纹缓解加固策略。对关键闸门部件进行全尺寸实验疲劳测试，为加固策略评估提供基准数据。重点讨论了采用优化预应力水平的碳纤维增强复合材料板材进行加固的策略与技术问题。

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