1、纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Polymer，簡稱FRP）憑借其輕質高強、抗疲勞和耐久性好、可設計性強等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應用于混凝土結構的加固修復中。近年來，應用FRP材料對鋼結構進行加固修復正在引起研究者的興趣。比起傳統(tǒng)的鋼結構加固技術，F(xiàn)RP外貼加固鋼結構技術具有諸多優(yōu)勢，是一種很有應用前景的新型鋼結構加固技術。在循環(huán)荷載作用下，疲勞破壞是鋼結構的主要失效模式之一，采用FRP提升鋼結構的疲勞性能將是一個重要的應

2、用方向，因此需要對FRP加固鋼結構的疲勞性能進行深入研究，但目前相關的研究還比較少。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艑FRP板-鋼界面的粘結性能進行了試驗和理論研究，分析了膠層類型、膠層厚度和CFRP板粘結長度對粘結性能的影響，首次采用三維數(shù)字圖像相關(3D-DIC)技術測試了CFRP板-鋼界面的粘結-滑移性能，得到了近似雙線性和三折線的粘結-滑移關系。通過理論分析建立了CFRP板-鋼界面的粘結-滑移模型，提出了雙線性模型和三折線模

3、型關鍵參數(shù)計算公式。通過與試驗數(shù)據(jù)比較，驗證了本文模型具有較好的精度，且相比于現(xiàn)有模型，本文模型在精度和適用范圍方面都得到了改進。基于提出的粘結-滑移模型，給出了CFRP板-鋼界面的有效粘結長度和極限承載力計算方法。
　?、茖FRP材料加固含中心裂紋鋼板和含單邊裂紋鋼板的疲勞性能進行了試驗研究，比較了等剛度加固條件下，CFRP類型和CFRP板布置方式對疲勞加固效果的影響。試驗結果表明，CFRP加固可以顯著降低裂紋擴展速率，增加臨

4、界裂紋長度，明顯提高含裂紋鋼板的疲勞壽命。對于含中心裂紋試件，CFRP加固后的疲勞壽命達到未加固試件的3.5～4.9倍，對于含單邊裂紋試件，加固后的疲勞壽命達到未加固試件的6.9～11.3倍。在等剛度加固條件下，CFRP板的加固效果好于CFRP布，CFRP板的布置方式對疲勞加固效果也有一定影響。
　　⑶對不同類型FRP板加固的損傷鋼梁進行了疲勞試驗，并與傳統(tǒng)的焊接鋼板加固方法進行了對比。結果顯示，在等剛度加固條件下，與焊接鋼板加固

5、方法相比，采用FRP板加固可以更加有效地增加鋼梁的裂紋萌生壽命，降低裂紋擴展速率，延長疲勞壽命。FRP板加固鋼梁的裂紋萌生壽命達到未加固鋼梁的2.00～3.25倍，疲勞壽命達到未加固鋼梁的3.33～5.26倍;而在等剛度加固條件下，焊接鋼板加固鋼梁的裂紋萌生壽命為未加固鋼梁的1.70倍，疲勞壽命僅為未加固鋼梁的1.74倍。此外，采用FRP板加固還可以減小構件剛度的衰減和殘余撓度的增加，改善構件的破壞模式。
　　⑷建立了CFRP板加

6、固鋼板和鋼梁的“三維實體-彈簧”有限元模型，基于虛擬裂紋閉合方法計算和分析了裂紋尖端的應力強度因子，揭示了CFRP板改善鋼結構疲勞性能的機理。采用有限元方法，分析了CFRP板對鋼梁缺口處應力集中系數(shù)的影響。基于線彈性斷裂力學理論，建立了CFRP板加固含裂紋鋼板的裂紋擴展預測方法，通過與試驗結果比較，驗證了該方法具有較高的精度。進一步，建立了能夠同時考慮下翼緣主、次裂紋及腹板裂紋的裂紋擴展模擬方法，與試驗結果對比表明，該方法能夠較好地預測

7、鋼梁的疲勞裂紋擴展曲線和裂紋擴展壽命，進一步研究發(fā)現(xiàn)可以按照下翼緣兩邊裂紋對稱擴展來近似預測CFRP板加固鋼梁的下翼緣裂紋擴展壽命。
　?、梢訡FRP板加固的含裂紋鋼板為研究對象，采用建立的分析方法，對影響CFRP板加固鋼結構疲勞性能的主要因素進行了系統(tǒng)的參數(shù)分析。分別討論了初始裂紋長度、CFRP板厚度、CFRP板彈模、CFRP板寬度、CFRP板長度、膠層厚度、膠層剪切模量、局部脫膠范圍、單/雙面加固等9個因素對應力強度因子和疲勞

8、壽命的影響。進一步，較為系統(tǒng)地研究了等剛度加固條件下CFRP板布置方式對疲勞加固有效性的影響，基于分析結果，對于裂紋形式相似于中心裂紋的鋼構件，推薦采用CFRP平鋪方式進行加固，而對裂紋形式相似于單邊裂紋的鋼構件進行加固時，應優(yōu)先采用CFRP疊加方式。
　?、释ㄟ^理論和有限元分析，分別提出了CFRP板加固含中心裂紋鋼板和含雙邊裂紋鋼板的應力強度因子計算公式。進一步，通過將CFRP加固鋼梁的下翼緣簡化為鋼板，建立了CFRP板加固雙邊