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工程实践中桥梁结构的突然破坏时有发生,产生后果也是非常严重。排除设计时极限承载力不足后,主要是由于桥梁结构属于较特殊结构,它不同于房屋建筑等主要承受静载,桥梁结构还要承受大量往复的汽车动荷载,即疲劳荷载。另一方面,许多桥梁结构还处于较恶劣环境,常年服役下会出现钢筋锈蚀的情况,进而进一步影响使用寿命。本课题基于上述现实问题,将阴极保护(ICCP)与结构加固(SS)有机统一,不仅能有效阻止钢筋继续锈蚀,还能恢复结构的力学性能,有效延长桥梁结构使用寿命。正式试验通过对13根简支梁进行干湿循环模拟自然腐蚀,大部分经过ICCP-SS复合加固防护后对比少量不通电或不加固梁,最后进行疲劳加载,考察对比弯曲疲劳性能。试验设计与准备阶段,所有简支梁浇筑养护后先进行9个月的干湿循环模拟腐蚀,然后11根梁用两层CFRP格栅与三层水泥基组成的CFRCM进行加固,剩下2根为不加固的梁;同时在阴极保护时分别引入0、20、60、100mA/m~2电流密度的变量,一共通电15个月。通电期间用参比电极、万用表对相关电化学信号进行监测,确保系统正常运行,并继续进行干湿循环模拟腐蚀。疲劳试验阶段通过压-压循环,以0.85、0.75、0.65、0.55的荷载比作为疲劳上限荷载,而疲劳下限根据固定的应力比0.2确定,加载频率为5Hz,波形为正弦波曲线。疲劳试验完成后将梁纵向钢筋取出测锈蚀率并补充钢筋静载与疲劳试验。试验结果表明,简支梁的疲劳寿命在高荷载比时低于低荷载比,并且通过加固寿命提升超过100%。但由于ICCP系统的通电会使CFRCM产生劣化,而试验模拟的钢筋锈蚀速率较低,可能出现CFRCM劣化速度大于钢筋腐蚀速度。同时,大电流密度下(100、60 mA/m~2)简支梁疲劳寿命明显低于小电流密度(20mA/m~2)或不通电的疲劳寿命。小电流密度(20 mA/m~2)和不通电简支梁疲劳寿命的比较,在0.65荷载比下表现出小电流密度的简支梁疲劳寿命更长,在0.75、0.55荷载比则为不通电的简支梁疲劳寿命更长,这可能是由于疲劳试验的离散性,也可能是小电流密度下ICCP-SS系统比SS纯加固效果好。同时,由于额外抗力的增加,加固简支梁在破坏破坏阶段,从主裂缝突然延伸至最终破坏之间的疲劳次数多于未加固梁,显示出一定的“延性”。另一方面,对于同样构件尺寸、同样加固下的简支梁呈现不同且有梯度的疲劳寿命,这说明平截面假定不太适用于中高荷载比下运用ICCP-SS系统复合加固的简支梁,且CFRCM疲劳加载过程中已经进入其抗力下降段提供抗力。接着对几种常用疲劳寿命估计方法的介绍对比,并将试验数据进行S-N曲线公式拟合,最后从中国规范GB50010-2010、日本规范JSCE Standard Specifications for Concrete Structures-2007(Design)、欧洲规范Fib model code2010、美国规范ACI 215R-1992(R1997)提供的有关疲劳设计参考进行分析对比。中国和美国规范采用限制钢筋应力的无限疲劳寿命设计方法,没有与疲劳寿命N建立关系式;而日本和欧洲规范通过研究给出与钢筋应力、疲劳寿命有关的公式,通过公式计算发现两本规范都较为保守,达到相关疲劳寿命时限制的钢筋应力水平较低。