采用FRP复合材料实现钢梁疲劳裂纹止裂

摘要整理

前期研究已证实预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）加固能有效延长裂纹钢构件的使用寿命，在某些情况下可实现完全止裂。本研究旨在建立一种方法，用于估算使钢工字梁实现完全疲劳裂纹止裂所需的最小预应力。基于线性弹性断裂力学（LEFM）理论，建立了解析模型和数值模型，并通过实验结果进行了验证。对三根不同初始裂纹长度的钢工字梁进行了预应力CFRP加固，并在高周疲劳加载条件下进行了试验。研究表明，预应力CFRP复合材料可产生裂纹闭合机制，使裂纹表面即使在大外荷载作用下仍保持闭合状态。此外，在解析公式中考虑CFRP的刚度，可以降低止裂所需的预应力水平。该研究为钢结构疲劳裂纹的有效控制提供了理论依据和工程应用方案。

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