FRP加固钢管内表面及界面裂纹扩展规律研究

采用具有自主知识产权的新型FRP片材- - 纤维薄板，对带有内表面裂纹状缺陷的钢管（含压力管道）进行快速修复和加固补强，是FRP加固技术的新发展。本项目探讨在疲劳荷载作用下FRP片材加固钢管内三维表面裂纹的扩展规律、以及钢管外表面与纤维薄板之间的界面裂纹萌生及扩展规律。提出该类表面裂纹问题和界面裂纹问题的应力强度因子及等效能量释放率的计算方法；建立这两类裂纹的疲劳扩展分析模型，提出其扩展速率的表达式；建立两类裂纹问题的桥联模型，探讨它们之间的相互干涉问题；提出界面裂纹萌生的判别方法及界面裂纹扩展的测试方法；提出该类加固钢管/管道剩余寿命的预测方法。预期研究成果对于探明带缺陷的复合结构的抗疲劳断裂机理具有重要的科学意义，为确保运营中的钢管混凝土拱桥、压力管道（输油管道、输气管道）、现代体育场馆等钢管结构的安全、减灾防灾等提供理论依据和实验数据。

采用具有自主知识产权的新型FRP片材——碳纤维薄板（carbon fiber laminate, CFL），对带有表面裂纹状缺陷的钢结构进行快速修复和加固补强，是FRP加固技术的新发展。本项目探讨了在疲劳荷载作用下CFL加固钢结构中三维表面裂纹的扩展规律。提出了该类表面裂纹问题的应力强度因子的计算方法、弯曲载荷作用下CFL加固钢结构中表面裂纹扩展的实验方法，建立了该类表面裂纹的疲劳扩展分析模型，提出了其扩展速率的半经验表达式，并初步提出了该类加固钢结构剩余寿命的预测方法。本项目研究成果对于探明带缺陷的复合结构的抗疲劳断裂机理具有重要的科学意义，为确保运营中的钢管混凝土拱桥、压力管道（输油管道、输气管道）、现代体育场馆等钢管结构的安全、减灾防灾等提供理论依据和实验数据。