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CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY毕业设计（论文）资料附件:外文文献原文及译文学生姓名：邓鑫学号：200618030311班级：桥土0603专业：土木工程（桥梁工程）指导教师：袁明200年月内含混凝土的FRP管材的疲劳特性摘要截至目前为止CFFT侧重于静态的负荷影响的钢管混凝土纤维增强聚合物复合材料管研究模拟地震的负荷和长期持续的负荷。动态疲劳行为的CFFTs，在另一方面已接获很少或没有注意。这篇论文报告评估损伤累积、刚度退化、疲劳的生活和剩余抗弯强度的CFFT梁实验研究。共四种不同类型的玻璃钢管八CFFT梁是在下四个点弯曲测试。测试参数包括加固指数和纤维体系结构、负荷范围，最终制约因素。CFFT梁疲劳性能明显受玻璃钢管的特性及损伤生长及其三个阶段：矩阵开裂、矩阵分层和纤维破裂。低加固指数增加刚度退化和损坏的增长，与疲劳寿命会缩短。结束的限制，例如埋设玻璃钢管在相邻的成员中的促进复合采取行动，拘捕的混凝土核心，延误并增强CFFT梁疲劳寿命。建议的静态容量的25%的最高负荷水平订疲劳设计的CFFTs。用适当的设计CFFTs可能承受多次的交通加载所需的桥梁。10.1061/中国：（200年）090-026812:4478标题:混凝土特首数据库;疲劳；纤维增强聚合物;管介绍研究和实践都已经鉴定出FRP是一种潜在的可能解决材料老化问题的材料。封装形式的钢管混凝土圆管（CFFTs）已经成功地实现为桥梁桩墩柱和弗罗里达州的桥上（Mirmi-ran桥和Shahawy桥2003）和维吉尼亚州桥（Pando桥等2003年），并作为桥主梁在加利福尼亚桥上（赵桥等2000年）。后者的材料由加州运输部通过国王暴雨水通道桥和河滨县桥，加利福尼亚州桥已经证明了CFFT梁的可行性。此外，它通过美国加州大学，加利福尼亚州圣迭戈拉霍亚学校，启动了一个雄心勃勃的项目是关于在I-5吉尔曼大桥以CFFT作为梁和塔的主要构件（Seible桥等1999）。在过去10年中，大量的研究工作已经直接表明CFFT在单调荷载作用下（Mirmiran等桥1998），模拟地震荷载作用下（Shao和Mirmiran桥2005），长期持续的荷载作用下（Naguib和Mirmiran桥2002）的特征。然而，CFFT在桥梁结构中的广泛运用主要依靠于深入了解其长期的动态疲劳性能，这一点收到的结果还不明显或者说是有待证明。这篇论文报告发现一种实验性疲劳研究共有八个CFFT梁具有四种不同类型的圆管来评估他们的损伤累积、刚度、循环数的失败，残余强度。纤维结构、加固效果的指标、负荷范围，并最终对疲劳行为进行了研究。1结构工程师，造价咨询工程师、纽约第18街18号10楼，纽约邮编10011，电子邮件:iahmad25@2结构工程师，商业中心博士7650公司，邮编33126,佛罗里达州迈阿密的退休金计划处，电子邮件:zhuz@3佛罗里达国际大学临时院长、教授、汇总土木及环境工程师迈阿密33174。电子邮件:mirmiran@注意。讨论到2002年1月1日截止。分开的讨论，必须提交个人的论文。扩展的截止日期不到一个月，必须提出书面请求与中国管理编辑申请。这份手稿对于这篇文章被提交审核和批复，发表于4月18日，2007年7月26日发行，这个杂志是关于复合材料在建筑工程研究所的硕士论文。彭008年8月1日，中国土木水利工程学刊,ISSN进行检索。1090-0268/2008/4-478-487/$25.00。文献回顾到目前为止，CFFT唯一的疲劳的研究已经被Karbhari等（2000）报道，报道显示原型玻璃钢甲板和CFFT装配经受住了200万次梁的疲劳载荷在20%的抗折强度无任何显著的刚度退化。在早期的研究中,Deskovic等（1995）评估一个玻璃纤维与混凝土箱形梁的顶板组成的混合系统的疲劳性能和一个玻璃钢夹砂层碳污染物在底部的张力。在4百万疲劳周期作用下的幸存下来的横梁，并且由于玻璃钢碳纤维的破裂最终失败了。文章在分析模型时，研制了量子理论和材料层压板，具体表现为纤维模型与实验结果吻合较好。根据更多的研究提供对疲劳行为进行具体（RC）FRP梁的实验数据。巴恩斯和麦斯（1999）表明钢筋疲劳断裂是由于不稳定的碳FRP加固钢筋混泥土梁造成的。他们还建议三个加载选项来比较钢筋混凝土梁疲劳性能:（a）相同的负荷水平;（b）在同一压力范围钢筋；（c）相同的分数的抗弯强度。Shahawy和Beitleman（1999）报告说，更进一步使用外贴碳可以明显改善钢筋混凝土T型梁的疲劳寿命。El-Tawil等（2001）研究了一个模型模仿使用FRP增强钢筋混泥土的疲劳特性。这个模型利用光纤单元模型的方法来解释非线性时钢筋混凝土的疲劳性能，钢筋的屈服强度和碳纤维片的破坏强度，结果显示，实验结果与Shahawy和Beitleman的结果相近。Papakonstantinou等（2001）比较那些用碳纤维加强的钢筋混凝土梁用钢板加强的疲劳行为，并报告了类似的行为。他们还提出了一种用于碳纤维加强钢筋混凝土SN曲线方程，梁基于线性回归分析。最近，赫弗南和Erki在2004年钢筋混凝土简支梁的疲劳试验报告中碳纤维失败的原因是由于钢筋的刚性破坏，可以通过把剥离或破裂碳纤维复合。实验计划这个实验的计划包括静力试验和疲劳试验。静态测试用来确定CFFT类型材料的初始受力状态和材料富余的部分。疲劳试验参数包括钢筋指数，纤维的结构，负载的范围，疲劳限制。样品制备用四种碳纤维来做标本，表1显示了各种碳纤维的材料性能。八根梁进行了测试，如表2所示，除了梁F-7的所有表本分两批混泥土来浇筑标本。对跨度长的梁要早浇筑一些（Fam和Rizkalla2002）。静态试验取得的结果作为CFFT梁的行为的最终约束（Ahmad2004；Mirmira2002；Fam和Rizkalla2002）。有最终约束唯一的标本是梁F-3它被设计为610*610*405mm混泥土，使用10mm直径8级414Mpa的木钉镶嵌在滴203mm处用来固定。这是迄今为止唯一的这种做法，梁的两端CFFT也插到混泥土中去（Karbhari）2000。安装和测试仪器图1是描述的测试设备和检测仪器的原理图。在所有标本测试四点弯曲处设计一个橡胶支座以消除疲劳引起的震动。图2显示了一个侧向约束，安装在梁跨中，以防止旋转。否则CFFR横梁圆截面可能会出现由于疲劳引起的振动。每个仪器在跨中设6个电阻应变计，并作为备份，五个线性电位器均匀梁布置与梁前端用于监视在纵向的深度压力。两个额外的应变计在梁的顶部和底部用来测量应变的差值。在1到6点的跨度进行测量，相对端之间的成倍，同时测量碳纤维和混泥土两端的顶部和顶部。使用高速数据记录，每个点记录50000次，一旦挠度稳定就可以了。一般在25000周期是刚度快速下载。测试程序表2总结了负荷水平，始发阶段，失效模式，和数量的周期失败的原因。每个标本疲劳测试两种最小值和最大值负荷水平在2赫兹的频率时的正弦和装载100万次之后如果没有破坏，疲劳试验就继续在较高负荷水平。该横梁进行了测试达到或低于0.5P，其中极限静载荷。两个不同层次的最小荷载：0.05和0.125静荷载，被选定来代表一系列的恒载。AP即Pmax-Pmin用来模拟瞬间活载。在加载的每个阶段，标本的Pmax静态加在达到它的最初始取得的静载值相近。静荷载的位移控制在0.127毫米/分率，然后进行疲劳试验疲劳试验继续在较高负荷水平。作者：梁进行了测试达到或低于0.5Pstatic，其中Pstatic极限静载荷多数。两个不同层次的Pmin：0.05和0.125Pstatic，被选定为代表的服务范围恒载。P即P波，Pmin是不同的，模拟的瞬态活载。在每个阶段的开始装货，该标本的Pmax静态加载到其初始取得和residualstatic僵硬。静负荷进行位移控制在了0.127毫米/分率，在控制负荷载和弦波正进行疲劳试验。试验应在严谨监测下测试，以确定标本是否出现可视的损害。疲劳试验结果和讨论图3显示了典型的疲劳反应,CFFT梁F-7，它遭受了两个阶段的荷载：0.125—0.250Pstatic和0.125—0.50Ptti这两个阶段装载有可见基体开裂的碳纤维管。在开始阶段，在25000周期静载作用之前梁仅仅加载0.296static这里0static=静载作用的最终弯矩。在同期，主梁只遭到10%的刚度退化。25000个周期'之后，发现梁明显损伤和刚度退化。直至100万次，没有可见矩阵FTP管开裂。在第一百万个周期，应力为非线性应力分布(Ahmad2004)。第二阶段的第一个25000周期也显示损伤和刚度减少21%有关。该测试是在1.7万次，已经很少或者可以说基本上没有刚度减少，只有较少的基体开裂和滑移，见插页图。同样重要的是要注意只有57%的应变是在1.7万次疲劳荷载周期之后。随后，梁的静载测试决定了它的强度。FRP的拉伸断裂见插页图。无论是刚度，还是梁的强度都受到疲劳的影响。图四CFFT梁F-4，F-5跨中挠度比较典型的增长和梁的刚度退化。与I型管比较，但遭受0.050.25Pstatic和0.125-0.25七球，分别在不同的载荷范围。载荷范围为梁周围盘旋弯曲开裂荷载。。梁的高负荷的剪切压缩破坏，F-4型相对于梁的F-5,它由碳纤维拉伸破裂。梁F-4较F-5梁显示在一个周期相当低但应变大得多的情况下破坏，顶部和底部的全纵深混凝土裂缝，导致收缩在跨中和负载点。随着混凝土的全纵深裂缝的进一步开放，形成了一个控制梁压缩的形态。随后，；裂纹传播到梁的底部沿纤维方向，如插图所示。F-4的破坏可能是由于压力和横向的剪切作用综合作用的结果。梁F-5仅1500周期内达到0.76static或0.3%Nf在同一期间，梁下降了45%的初始刚度，其中大部分在开始10个循环内。加载时，对于这种刚性的损失在早期阶段可能是由于混凝土的中心结构造成的。此外，碳纤维基体开裂明显在早期跨中的梁底部。发现裂纹在跨中平行于纤维方向和垂直于梁底梁轴。在425,000周期时，碳纤维发生颈缩，一些中部区域的底部基质发生破坏。突发性故障发生在498800周期时，在跨中0.86沥遂(见图)分段由碳纤维拉伸破裂。两破坏首先要刚度下降为约49%，其中只有4%大于在经历第一次1500个周期时的刚度。根据两个始发阶段的行为还研究了梁F-1制作使用同一种方式，梁承受100万次在0.05-0.15Pstatic的负荷范围，随后承受0.050.20七球直到失败。该反应第一阶段是类似梁的F-51挠度增长0.16静态，刚度退化和23%。。在第二个行为始发阶段，类似梁F-6,总挠度静态增长0.64,56%刚度退化失效。三个阶段的累积损伤类似于在碳纤维损伤到材料的极限破坏。这证实了相对意义基体开裂和脱层，较之纤维断裂，这是150万次周期后梁破坏，F-5就是这种形式的破坏。图5显示了梁的F-6的破坏行为。该反应类似F-1和F-7梁受到两个始发阶段。不过，重要的是要注意，在这情况下，这两个阶段的负荷负载范围内均在弹性范围内。梁发现大裂缝，压缩部分可以根据负载点约1.2万次周期，由于负载点下的高应力集中（见图插图），随后破坏。在此之前的破坏为总挠度变为0.70Sstatic和刚度退化约的43%初始刚度。图6描述了梁的F-8的反应，梁强度极限相对其相当低的开裂弯矩Mcr，约1.33Mcr。请注意允许加固的最低值在钢筋混凝土梁的比例是1时的结果的最终强度为1.2Mcr，梁F-8明显加强代表所有测试CFFT标的最低值，弯矩最小，由于负载范围为0.125-0.25Pstatic以及开裂荷载，未开裂的部分的梁的疲劳性能预期要占主导地位。由于外加应力范围比0.55fc少，被认为是疲劳强度混凝土（希尔斯多夫和凯斯勒1966年）是不影响受力的。因此，梁F-8将是显示在所有在这项研究中的最佳的性能，如果梁在相同的负载测试，因为其他梁本身的缘故，梁遭到3始发阶段，以更好地了解其疲劳性能见表2。纤维结构的影响图8比较的反应不一,F-7F-5梁-但类似加固花纤维结构指标和负载范围。更好的F-7光束可以归结为纤维的结构和少许com-pressive混凝土强度的核心见表1和2。自从thestress范围在混凝土明显低于0.55fc,fa-normalized就其极限静挠度、动刚度进行归一化处理，就其价值的第一次装载周期。与低筋梁F-5索引显示高刚度退化和损伤累积，较短的疲劳寿命。类似的结果已经由其他巴恩斯和1999年，ShahawyBeitleman五月份，1999;Papakonstantinou等艾尔。2001年为FRP加固钢筋混凝土梁。F-5梁在498,800低筋指数失败循环,49%F-6梁刚度退化,而没有不及格tigue玻璃钢夹砂管道的预计将更重要的具体的核心。F-7有纤维束在34°，要大得多抗弯刚度的影响。较低的初始德-通常在弯曲相对滑移，因而主要-泰宁具有较高的复合作用的管之间具体的核心。没有基体开裂被观察到的玻璃钢夹砂管道表面的第一个万次梁F-7。FRP疲劳行为可归为三阶段损伤累积:基体开裂、矩阵、分层纤维的断裂。梁的裂缝和delamiF-5经历了矩阵在最初的国家，而梁F-71500周期并没有这样做显示任何一兆周分层后。这个曾-在梁的佳肴F-7仍在它的第一阶段损伤累积。视觉观察损伤的阶段在梁F-5和其它光束与管式我指出CFFTs疲劳性能，主要是主导玻璃钢管道的行为产生的作用范围图9比的反应,F-4F-1梁、F-5之用同样的玻璃钢管道，但不同载荷的0.05-0.150.125,0.05-0.25,分别为0.25——Pstatic。正如预期的那样，这个比率和刚度退化的增长了梁的损伤F-5与更高的负荷范围的20%。梁F-5也显示出低得多的疲劳寿命比其他两束光。为了检验结果，梁F-2测试和复制的光束F-4失败后，也只有5,672周期。进一步分析显示，在最后的失败是F-4梁的五倍超过100万的F-1梁后循环。这种欺诈的-公司债券是脆弱的界面的更高疲劳加载,它可以极大地减少疲劳寿命CFFT。结果的影响范围通常是相似的负荷这些报道在物质层面上的研究等。Mah-fuz罗卓荆。1993;1995and等级studiesBarnes和五月份1999年，1999年Shahawy和Beitleman总体和局限混凝土、玻璃钢优惠券、钢筋混凝土梁的最后的效果的约束图10比较静态的、疲劳的反应F-3梁和F-4示范效应阻止滑脱，从而维持满负荷复合作用。两束是由同一管式和同一批次的混凝土。与终端块F-3梁受同一负荷水平F-4梁无约束。两个光束表现得很有著不同程度的损坏不同生长初期”相位以及稳态阶段。稳定的状态中生长在25000实现弯曲，1000卡诺循环F-3和F-4梁。F-3梁的疲劳寿命戏剧性的大约200倍,F-4横梁，这主要是因为低利率增长的滑移。一个比较梁刚度退化F-3表明了83%更高F-4初始刚度比梁。这是由于F-3梁高等postcracking初始静力响应刚度。即使虽然利率的刚度退化的光束相当类似的前几个周期，梁F-4显示一个较高的增长率在以后的周期的刚度退化,由于缺乏抵抗力对打滑。失败时，它F-4梁刚度达50%,而梁降解F-3仅输了25%1百万的刚度的循环加载后,当测试停了下来，没有失败的迹象。进一步的对比和刚度退化打滑增长表明：1。CFFT梁的疲劳寿命有关没完没了地限制总积累的刚度退化，不分加载范围的变化和混凝土性能。一个预计CFFT梁的抗弯刚度的时候失败了40-50%达到它的初始刚度。最后对梁克制，这可能是低得多，因为复合材料行动是加载历史的始终。2。滑脱可能是最重要的因素。一一隐性nating疲劳行为和疲劳寿命的CFFT光束。费尔南多-阿隆索-生活是直接关系到tigue的滑移混凝土芯及之间发生的玻璃钢管道。负载明显的影响范围的滑移。这个高负荷范围，较高的滑移。因此，重要的是保持混凝土芯复合作用和纤维管。这可能是采用机械剪切connec-工具内部表面的玻璃钢管道，或重新结束防止刚体运动约束混凝土的核心结论一共有8CFFT梁由四种不同类型的玻璃钢管疲劳试验在四点弯曲。梁，那拦阻预定数在给定的是-plitude、疲劳试验和额外的加载过程，继续高振幅。残余强度的光束，没有不及格疲劳是静力荷载作用下决定。测试参数-cluded加固指数、纤维结构、负荷范围，且最终约束。下列结论可能来自实验。疲劳性能CFFT•梁受其贾泽民-玻璃钢管道,故其三个阶段的伤害发展:基体开裂、分层、纤维的断裂。CFFT•低筋梁指数表明高生长和刚度退化,又矮疲劳损伤生活。指数是一种功能强化的厚度管以及纤维的结构和上篮强化。梁的疲劳寿命CFFT•取决于他们的累积刚度退化，不论负荷范围和反对-克里特岛性质。这个刚度退化而导致玻璃钢管道和混凝土之间的滑移的核心。滑脱稀土-ducesCFFTs复合作用在一个更大的速度疲劳载荷下，比较静态载入。CFFT梁约束可能失败后没有结束50-60%刚度退化。与终端约束所能维持的光束大层次的刚度退化;如果执行失败，将返回之前。限制和埋设•结束在相邻的玻璃钢管道术-bers,以至提升综合作用和逮捕混凝土的核心，滑移，可以提高的疲劳寿命CFFT光束。复合作用也可以研制而成提供剪力连接的内表面上的玻璃钢管。综上所述,如果玻璃钢管道设计，它是适当的可能承受反复CFFT梁加载的交通桥的应用。根据实验数据研究中，最大负荷水平的25%的静态的能力认为适合的抗疲劳设计CFFT梁、亲vided，纤维角小于35°的轴管、筒设计，充分剪切。确认支持这项研究由美国国家科学基金会通过教师职业生涯的第三位作家。提供的额外支持佛罗里达离去潮的交通工具。这个实验在进行北卡罗莱纳大学的实验室建造设备状态Univer-断裂。作者是感激博士Rizkalla和博士Fam提供一个标本的疲劳试验。这项发现这里指的是和观点的作家独在一处，不一定的意见，赞助机构。确认支持这项研究由美国国家科学基金会通过教师职业生涯的第三位作家。提供的额外支持佛罗里达离去潮的交通工具。这个实验在进行北卡罗莱纳大学的实验室建造设备状态Univer-断裂。作者是感激博士Rizkalla和博士Fam提供一个标本的疲劳试验。这项发现这里指的是和观点的作家独在一处，不一定的意见，赞助机构。参考2004年，阿。“剪切响应和弯曲疲劳行为纤维增强复合材料管钢管博士论文。”卡罗来纳州，北卡罗利城大学。巴恩斯》，1999。”五月份的疲劳性能加固梁板”。期刊“尊。Constr.、三2,63-72。Deskovic，迈耶，美国Triantafillou、学术创新德-1995年。”结合具体的标志:长期FRP提出行为。”七、1079-1089121研究所硕士论文。做Chaallalm.t.,Aitcin,1993年，页。”之疲劳性能高性能混凝土。”研究所硕士论文。文明。第一,96-111研究所硕士论文,5。王水，OguncEl-Tawil之Okeil,和Shahawy,2001°“静疲劳分析加固钢筋混凝土梁的复合”。尊。Constr.4、5、258-267。Fam,2002年，Rizkalla、钢管弯曲行为。”3[j].高分子材料等。“尊。Constr.、62,123-132。Heffernan期，页,2004年,Erki钢筋疲劳行为。"共同"克里特岛梁和碳纤维增强塑料lami-nates”。期刊“尊。二、132-140Constr.8。Hilsdorf、h、Kesler,1966年。“疲劳强度下的混凝土弯曲应力变化。”。沿海经济带。十、1060-1075来函，38岁。Karbhari,m,Seible>,台南，Burgueno,Davol,Wernli,m和赵:2000。”结构特征的3次om-posite短,me