CFRP增強(qiáng)膠合木梁剛度退化試驗(yàn)研究

易 錦，祝 彬，賀國(guó)京，周 煜

（中南林業(yè)科技大學(xué) a.土木工程學(xué)院；b.現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)工程材制造及應(yīng)用湖南省工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

國(guó)內(nèi)關(guān)于現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的研究已較為系統(tǒng)，研究工作已涵蓋木梁、木柱、剪力墻、板等[1]。其中，對(duì)于木梁增強(qiáng)方面研究大多是采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)等高強(qiáng)材料進(jìn)行增強(qiáng)。但主要是對(duì)其靜力性能開展研究，而對(duì)于其疲勞性能方面的研究并不多。在實(shí)際工程環(huán)境中，循環(huán)往復(fù)荷載作用會(huì)引起構(gòu)件的累積損傷，使得構(gòu)件的裂紋及缺陷被逐漸放大。如果裂紋不能得到有效控制，則極易產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起構(gòu)件的脆性斷裂。同時(shí)在循環(huán)荷載下，材料的性能不斷劣化，材料的強(qiáng)度、剛度降低，因此構(gòu)件的破壞荷載將遠(yuǎn)低于靜力極限荷載。

考慮到大多數(shù)工程構(gòu)件失效是由于一系列循環(huán)載荷所產(chǎn)生的疲勞損傷累積而造成的，國(guó)內(nèi)學(xué)者也開始研究膠合木梁的疲勞性能。蔡佳濃[2]通過(guò)試驗(yàn)研究表明,當(dāng)疲勞荷載上限達(dá)到一定值時(shí)，隨疲勞加載次數(shù)的增加，膠合木梁的抗彎剛度不斷下降。曹磊[3]研究了落葉松膠合木梁疲勞性能，分析了膠合木梁疲勞破壞形態(tài)與破壞機(jī)理，探討了剛度退化規(guī)律。張競(jìng)崢[4]研究了膠合木梁在低-高應(yīng)力水平下的變幅疲勞破壞形態(tài)及剛度退化規(guī)律。易錦等[5]通過(guò)變幅疲勞試驗(yàn),研究變幅疲勞破壞形態(tài)和裂縫發(fā)展規(guī)律,并得到膠合木梁在不同幅值下的疲勞壽命。

由于木結(jié)構(gòu)存在濕脹干縮、易開裂、老化和翹曲變形等方面的缺陷，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了木梁增強(qiáng)方面的研究。FRP 用于結(jié)構(gòu)加固的突出優(yōu)勢(shì)在于較少改變結(jié)構(gòu)外觀，因而FRP 加固技術(shù)對(duì)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)至關(guān)重要[6]。Madhoushi 等[7]研究了CFRP 增強(qiáng)對(duì)膠合木結(jié)構(gòu)疲勞性能及疲勞壽命的影響，結(jié)果表明膠合木疲勞壽命隨疲勞荷載峰值的減低而增加。Li 等[8]通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)CFRP 增強(qiáng)木梁的承載力和剛度較未增強(qiáng)木梁有顯著的提升。馬建勛等[9]對(duì)粘貼碳纖維布加固的木梁進(jìn)行了抗彎性能試驗(yàn),并分析對(duì)比有無(wú)加固的木梁的承載力、撓度等結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)。陳春等[10]研究了CFRP 增強(qiáng)膠合木-混凝土組合梁在靜力荷載下的受力性能，發(fā)現(xiàn)CFRP 能顯著提高承載力和剛度，并降低木材缺陷的影響，從而延緩受拉脆性破壞。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)CFRP 增強(qiáng)木結(jié)構(gòu)的研究主要在于抗彎靜力性能試驗(yàn)，而在疲勞性能方面尚未深入研究。為了CFRP 增強(qiáng)木結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用提供理論支撐，因此對(duì)CFRP 增強(qiáng)膠合木梁疲勞性能研究至關(guān)重要。

本研究以落葉松作為原材料制成的膠合木梁，再用碳纖維布（CFRP）對(duì)木梁受拉側(cè)進(jìn)行加固。結(jié)合文獻(xiàn)[3]膠合木梁疲勞試驗(yàn)研究結(jié)果，研究膠合木梁在CFRP 增強(qiáng)下的疲勞特性、破壞機(jī)理以及梁體剛度退化情況。

1 CFRP 增強(qiáng)膠合木梁疲勞試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)概況

本試驗(yàn)采用東北落葉松為原材料，試驗(yàn)梁的設(shè)計(jì)尺寸為3 750 mm×110 mm×192 mm（長(zhǎng)×寬×高），單層層板厚為32 mm，由6 層板膠合，如圖1所示。在試驗(yàn)梁底部粘貼等梁寬的CFRP 布，并加固至兩端支座處。

圖1 膠合木梁設(shè)計(jì)尺寸Fig.1 Design dimensions of laminated wood beams (mm)

主要試驗(yàn)參數(shù)如下：

1）疲勞荷載。本研究共對(duì)6 根試驗(yàn)梁進(jìn)行試驗(yàn)研究，其中3 根靜力試驗(yàn)，3 根疲勞試驗(yàn)。靜力試驗(yàn)用于確定CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的靜力極限承載力Pu，并用于疲勞試驗(yàn)作對(duì)比分析。根據(jù)已有研究成果，確定3 根試驗(yàn)梁的加載上限值分別為0.6、0.65、0.7 Pu，具體的試驗(yàn)參數(shù)見表1。

2）加載頻率及應(yīng)力比。據(jù)試驗(yàn)研究，加載頻率過(guò)高會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的熱量從而導(dǎo)致木材含水率的降低，而加載頻率過(guò)低時(shí)則會(huì)大大增加疲勞試驗(yàn)的耗時(shí)，故膠合木梁的加載頻率一般設(shè)為1～5 Hz較為合適。此外，相對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，膠合木梁是一種柔性構(gòu)件。在同等荷載作用下，膠合木梁的撓度較大，因而應(yīng)力比越小，應(yīng)力幅值越大，所產(chǎn)生的撓度幅值就越大，故加載頻率的設(shè)置應(yīng)與儀器設(shè)備在應(yīng)力比下所能達(dá)到的位移幅值一致。綜合考慮后確定本研究試驗(yàn)采用的應(yīng)力比取0.2，加載頻率取3 Hz 的正弦波形式。

3）含水率。Molina 等[11]通過(guò)測(cè)試膠粘劑和木材含水率對(duì)膠合木疲勞性能的影響。膠合木梁的抗彎強(qiáng)度隨著含水率的增大而降低。因?yàn)槠谠囼?yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，需要對(duì)木材進(jìn)行干燥并采取措施控制木材的含水率。本批構(gòu)件加工制作后的出廠含水率為10%～12%，并用塑料薄膜將其包裹養(yǎng)護(hù)，以確保進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)梁的含水率符合要求。

表1 試驗(yàn)梁主要參數(shù)?Table 1 Main parameters of test beam

1.2 加載方法及數(shù)據(jù)采集

在試驗(yàn)梁跨中點(diǎn)、3 分點(diǎn)和4 分點(diǎn)沿梁高方向等間距布置應(yīng)變片各5 片，在支座處、3 分點(diǎn)、4分點(diǎn)和跨中點(diǎn)分別安裝百分表。撓度數(shù)據(jù)通過(guò)百分表進(jìn)行采集，應(yīng)變采集運(yùn)用動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變采集系統(tǒng)采集。試驗(yàn)加載方式采用4 點(diǎn)加載（圖2）。

圖2 疲勞試驗(yàn)加載示意圖Fig.2 Fatigue test loading diagram（mm）

疲勞試驗(yàn)屬于動(dòng)力試驗(yàn)，因此對(duì)試驗(yàn)裝置的穩(wěn)定性要求更高。試驗(yàn)梁安裝完成后，在支座兩端安裝限位裝置，防止在試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)梁左右擺動(dòng)。開始試驗(yàn)先將荷載分級(jí)加載至疲勞荷載上限再卸載，循環(huán)2 次，消除加載設(shè)備的非線性變形，并檢查試驗(yàn)裝置和采集系統(tǒng)是否正常工作。然后靜力加載至疲勞荷載上下限值的中間值，以加載頻率3 Hz 的正弦波且采用荷載控制進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。當(dāng)疲勞循環(huán)次數(shù)達(dá)到預(yù)定加載次數(shù)時(shí)，停止疲勞荷載，卸載至零，對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行靜力試驗(yàn)，分級(jí)加載至設(shè)定值，測(cè)量膠合木梁的撓度以及梁的應(yīng)變。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 疲勞破壞形態(tài)

F-1 試驗(yàn)梁在循環(huán)60 萬(wàn)次后，受拉側(cè)最外層板側(cè)面處，沿著木節(jié)出現(xiàn)裂縫。隨著荷載循環(huán)次數(shù)增加，裂縫傾斜向跨中不斷發(fā)展，在循環(huán)1 120 985次時(shí)，試驗(yàn)梁突然破壞，其破壞形態(tài)見圖3。此時(shí)粘貼的CFRP 布和木梁之間尚有較好的結(jié)合效果，僅破壞處CFRP 布因膠合木梁受拉破壞而被撐破。F-1 試驗(yàn)梁的裂縫在木節(jié)處展開，而CFRP 布在裂縫的發(fā)展過(guò)程中起了一定的延緩作用，當(dāng)裂縫發(fā)展至受壓區(qū)層板屈服，膠合木梁的承載能力迅速下降，最后膠合木梁發(fā)生破壞。

圖3 F-1 試驗(yàn)梁破壞形態(tài)Fig.3 Failure pattern ofF-1 test beam

F-2 試驗(yàn)梁在循環(huán)10 萬(wàn)次后便在受拉側(cè)加載點(diǎn)處出現(xiàn)了裂縫。隨著荷載次數(shù)的增加，裂縫向支座沿著斜向發(fā)展，加載至30 萬(wàn)次時(shí)，梁底出現(xiàn)縱向裂縫，如圖4所示。當(dāng)荷載循環(huán)至617 313 次時(shí)，試驗(yàn)梁突然破壞，其破壞形態(tài)見圖5。F-2 試驗(yàn)梁的破壞源于順紋受拉破壞，裂縫向支座發(fā)展，當(dāng)承載能力下降至一定程度時(shí)，試驗(yàn)梁隨之破壞。

圖4 F-2 試驗(yàn)梁梁底發(fā)展裂縫Fig.4 F-2 test beam crack development

圖5 F-2 試驗(yàn)梁破壞形態(tài)Fig.5 Failure pattern of F-2 test beam

F-3 試驗(yàn)梁同F(xiàn)-1 和F-2 試驗(yàn)梁不同，在循環(huán)加載至15 萬(wàn)次時(shí)，跨中純彎段出現(xiàn)裂縫，如圖6所示，循環(huán)次數(shù)增加，裂縫向兩側(cè)發(fā)展。盡管試驗(yàn)梁的梁底最早出現(xiàn)裂縫，但最終破壞是由于在中性軸靠近受拉側(cè)處木梁發(fā)生上下分離，木梁的承載能力迅速下降，導(dǎo)致木梁破壞，其破壞形態(tài)見圖7。破壞時(shí)CFRP 布與木梁之間同樣未發(fā)生剝離現(xiàn)象，足以說(shuō)明CFRP 布對(duì)于膠合木梁疲勞破壞起到了一定的延緩作用。

圖6 F-3 試驗(yàn)梁裂縫發(fā)展Fig.6 F-3 test beam crack development

2.2 疲勞試驗(yàn)結(jié)果

疲勞壽命是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在疲勞作用下的循環(huán)次數(shù)或時(shí)間。3 根試驗(yàn)梁在不同應(yīng)力水平的疲勞荷載作用下均發(fā)生了疲勞破壞。F-1、F-2、F-3 的疲勞壽命分別為1 120 985、617 317、286 484 次，具體結(jié)果見表2。

圖7 F-3 試驗(yàn)梁破壞形態(tài)Fig.7 Failure pattern of F-3 test beam

表2 疲勞試驗(yàn)結(jié)果?Table 2 Results of fatigue test

由疲勞試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著應(yīng)力水平和應(yīng)力幅值的增加，試驗(yàn)梁的疲勞壽命隨之降低，應(yīng)力水平和應(yīng)力幅值越大，疲勞壽命就越短。

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，隨著荷載上限值的增強(qiáng)，疲勞壽命越短。對(duì)比文獻(xiàn)[3]，試驗(yàn)梁在同等疲勞荷載等級(jí)下，CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的疲勞壽命均大于普通膠合木梁，見表3。

表3 相同疲勞荷載等級(jí)下疲勞壽命對(duì)比?Table 3 Comparison of fatigue life under the same fatigue load grade

由表3可知，在0.6、0.65 和0.7 這3 個(gè)量級(jí)的疲勞荷載等級(jí)下，有CFRP 增強(qiáng)膠合木梁壽命是普通膠合木梁壽命的1.773、1.367 和34.260 倍。在相同的疲勞荷載等級(jí)下，相對(duì)于普通膠合木梁而言，有CFRP 增強(qiáng)的膠合木梁疲勞壽命均有所提高。

3 疲勞剛度退化分析

3.1 剛度退化曲線擬合

為了研究CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的疲勞性能，要得到試驗(yàn)梁在每個(gè)循環(huán)加載之后的剛度，通過(guò)“最小剛度原則”可得到理想彈性構(gòu)件在4 點(diǎn)加載情況下的跨中撓度w。

式（1）中：F為在試驗(yàn)梁上施加的荷載（kN）；l0為試驗(yàn)梁的跨度（m）；B為試驗(yàn)梁抗彎剛度（kN·m-2）；k是與荷載形式、支撐條件有關(guān)的系數(shù)，本次試驗(yàn)采用4 點(diǎn)彎曲法，取k=23/1 296。

因此，通過(guò)式（1）可得到試驗(yàn)梁的剛度計(jì)算公式：

式（2）中：a是荷載-撓度曲線的斜率。

對(duì)試驗(yàn)梁若干次循環(huán)后的跨中荷載-撓度曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，可以得出疲勞循環(huán)后的荷載-撓度曲線的斜率a，則試驗(yàn)梁經(jīng)過(guò)n次循環(huán)后剛度Bn為：

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，由式（3）可以得到試驗(yàn)梁各預(yù)定循環(huán)次數(shù)后的剛度值。隨著疲勞循環(huán)荷載次數(shù)增加，試驗(yàn)梁的抗彎剛度均出現(xiàn)下降趨勢(shì)，且基本呈線性變化，具體結(jié)果見表4。

表4 各階段試驗(yàn)梁的抗彎剛度Table 4 Flexural rigidity of test beams at various stages

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將3 根試驗(yàn)梁在各個(gè)循環(huán)階段后的剛度進(jìn)行線性回歸分析，見圖8～10?？芍囼?yàn)梁的剩余剛度與疲勞循環(huán)次數(shù)之間存在較好的線性關(guān)系，設(shè)其表達(dá)式為：

式（4）中，B0為初始剛度（kN·m-2）；λ為剩余剛度的退化速率（10-4）；n為疲勞循環(huán)次數(shù)。

試驗(yàn)梁F-1 在疲勞荷載上限為61.70 kN，下限為12.34 kN 的條件下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，剛度也隨之下降，在經(jīng)過(guò)90 萬(wàn)次循環(huán)之后，F(xiàn)-1 剛度下降了15.6%。從圖8可以看出，試驗(yàn)梁的剛度呈線性下降趨勢(shì)，試驗(yàn)梁的剛度退化擬合曲線和實(shí)際剛度退化曲線貼合較好，循環(huán)次數(shù)和剛度線性擬合程度較高，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.994 67。

圖8 試驗(yàn)梁F-1 剛度-循環(huán)次數(shù)曲線Fig.8 Stiffness-cycle curve of test beam F-1

從圖9看出，試驗(yàn)梁F-2 在疲勞荷載作用下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，試驗(yàn)梁的剛度也隨之退化。在循環(huán)10 萬(wàn)次之后剛度下降了2.03%，在循環(huán)30萬(wàn)次時(shí)，剛度下降了5.33%，在循環(huán)50 萬(wàn)次時(shí)，剛度下降了9.14%。從F-2 的剛度-循環(huán)次數(shù)曲線分析，在0.65 Pu 的疲勞上限作用下，試驗(yàn)梁的剛度依然呈線性下降趨勢(shì)，剛度退化擬合曲線擬合程度較高，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.964 26。

從圖10可知，F(xiàn)-3 試驗(yàn)梁在前5 萬(wàn)次剛度下降趨勢(shì)較快，5 萬(wàn)次后剛度下降較緩并趨于穩(wěn)定下降。由表4分析可得，試驗(yàn)梁F-3 在循環(huán)5 萬(wàn)次時(shí)，剛度下降了4.09%，10 萬(wàn)次時(shí)下降了4.76%，20 萬(wàn)次時(shí)剛度下降了9.52%。從試驗(yàn)梁的剛度-循環(huán)次數(shù)曲線分析，在疲勞上限為71.98 kN,下限為14.40 kN 的疲勞作用下，試驗(yàn)梁的剛度下降呈線性狀態(tài)，實(shí)際剛度和循環(huán)次數(shù)的線性擬合程度較好。

圖9 試驗(yàn)梁F-2 剛度-循環(huán)次數(shù)曲線Fig.9 Stiffness-cycle curve of test beam F-2

圖10 試驗(yàn)梁F-3 剛度-循環(huán)次數(shù)曲線Fig.10 Stiffness-cycle curve of test beam F-3

由表4和圖8～10 分析可知，在疲勞荷載作用下，3 根試驗(yàn)梁的剛度均呈線性下降，由試驗(yàn)梁的剛度-循環(huán)次數(shù)曲線圖可知，F(xiàn)-1、F-2、F-3 試驗(yàn)梁的剛度-循環(huán)次數(shù)曲線斜率分別為-1.849 72、-1.906 44 和-5.076 86，斜率數(shù)值絕對(duì)值越大，剛度退化速度越快。隨著疲勞荷載和幅值的增大，試驗(yàn)梁的剛度-循環(huán)次數(shù)曲線的斜率絕對(duì)值越來(lái)也大，試驗(yàn)梁疲勞損傷程度越高，剛度下降越快。

3.2 剛度退化趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的抗彎剛度退化曲線擬合后，可進(jìn)一步對(duì)于試驗(yàn)梁各個(gè)循環(huán)階段的抗彎剛度退化情況，設(shè)其表達(dá)式為：

式（5）中，Bn為前一個(gè)循環(huán)次數(shù)的抗彎剛度（kN·m-2）；Bm為后一個(gè)循環(huán)次數(shù)的抗彎剛度（kN·m-2）；n、m分別為前后疲勞循環(huán)次數(shù)。

通過(guò)表5，可以較為直觀的感受到隨著循環(huán)次數(shù)的增加，抗彎剛度的整體退化趨勢(shì)。試驗(yàn)梁F-1在循環(huán)階段0～10 萬(wàn)次剛度退化趨勢(shì)最大，在循環(huán)階段10～30 萬(wàn)次和30～50 萬(wàn)次退化速率有所下降，然后在循環(huán)階段50～70 萬(wàn)次退化速率又有一定的提升，并在70 萬(wàn)次后至破壞前保持一個(gè)中等退化速率。

表5 N 次循環(huán)后試驗(yàn)梁的剛度退化情況Table 5 The stiffness degradation of the test beam after N cycle numbers

同樣的現(xiàn)象也可以在試驗(yàn)梁F-2 和F-3 上，在循環(huán)階段初期，剛度退化速率最快，可以稱為起始階段。起始階段后剛度退化速率會(huì)下降至整個(gè)疲勞試驗(yàn)的最低值，可以將這一段循環(huán)階段稱為適應(yīng)階段。適應(yīng)階段后，整個(gè)CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的抗彎剛度退化情況趨近于穩(wěn)定，因此適應(yīng)階段之后直至破壞這一階段可以定義為破壞階段。

3.3 剛度退化對(duì)比

通過(guò)對(duì)CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的疲勞剛度退化曲線擬合后，表6給出了在不同應(yīng)力水平下試驗(yàn)梁的剩余剛度退化速率、初始剛度等相關(guān)結(jié)果。其中剛度退化速率λ 反映了試驗(yàn)梁在等幅疲勞作用下累積損傷速率的大?。黄茐膭偠缺葹檠h(huán)荷載作用下接近破壞前的剛度Bf與初始剛度B0的比值，表征試驗(yàn)梁接近破壞時(shí)的剛度剩余率。

從表6中可知，試驗(yàn)梁接近破壞前剛度退化較小，CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的破壞剛度比平均值為0.852 9，方差為0.043 5。因此不論增強(qiáng)的膠合木梁初始剛度為何值，只要?jiǎng)偠人p至初始剛度的90%時(shí)，就需要警惕構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞。

根據(jù)課題組之前對(duì)未加強(qiáng)的膠合木梁疲勞性能試驗(yàn)研究，可得到普通膠合木梁疲勞剛度退化的分析結(jié)果。由表7可知，未增強(qiáng)的膠合木梁破壞剛度平均值為0.878 6，方差為0.019 9。通過(guò)對(duì)比，CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的破壞剛度比較未增強(qiáng)膠合木梁低了2.59%，表明CFRP 布的粘貼對(duì)膠合木梁有一定的增強(qiáng)作用，并且可以延緩試驗(yàn)梁因剛度退化而引起的疲勞破壞。

表6 CFRP 增強(qiáng)膠合木梁剛度退化試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Stiffness degradation experimental result of CFRP reinforced glulam beams

表7 膠合木梁剛度退化試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Stiffnessdegradation experimental result ofglulambeams

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

1）在疲勞荷載的作用下，木梁本身存在的木節(jié)、斜紋等缺陷處首先出現(xiàn)疲勞裂紋，并隨著循環(huán)次數(shù)的增加，構(gòu)件疲勞損傷逐漸積累，受壓區(qū)木材首先屈服，當(dāng)試驗(yàn)梁承載能力不足時(shí)，試驗(yàn)梁疲勞破壞。在疲勞裂紋形成階段，CFRP 布對(duì)阻止裂紋的形成影響較小，而在裂紋形成以后，CFRP 布在阻止裂紋擴(kuò)展上起了較大的作用。主要在裂紋擴(kuò)展階段工作，并延緩了裂紋擴(kuò)展速度，降低了試驗(yàn)梁剛度退化的速率，從而提高了膠合木梁的疲勞壽命。

2）通過(guò)對(duì)3 根試驗(yàn)梁的剛度退化曲線分析擬合，可以看出隨著疲勞循環(huán)荷載次數(shù)增加，試驗(yàn)梁的抗彎剛度均有不同程度的下降趨勢(shì)，疲勞荷載等級(jí)越高，剛度退化越快，且基本呈線性變化。

3）通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析，CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的抗彎剛度退化趨勢(shì)可大致分為3 個(gè)階段：起始階段、適應(yīng)階段、破壞階段。其中，起始階段的抗彎剛度退化速率最大，剛度退化趨勢(shì)也最為明顯；其次是適應(yīng)階段，這個(gè)階段抗彎剛度退化速率最??；最后為破壞階段，這階段抗彎剛度破壞速率在經(jīng)歷前一階段的波谷后，退化速率在短暫上升后穩(wěn)定下降，最后逐漸趨于穩(wěn)定。

4）通過(guò)對(duì)比，CFRP 增強(qiáng)膠合木梁的破壞剛度比較未增強(qiáng)膠合木梁低了2.59%，表明CFRP 布的粘貼對(duì)膠合木梁有一定的增強(qiáng)作用，可以延緩試驗(yàn)梁因剛度退化而引起的疲勞破壞。

4.2 討 論

本研究通過(guò)CFRP 增強(qiáng)膠合木梁疲勞試驗(yàn)，研究了在等幅疲勞作用下增強(qiáng)膠合木梁的疲勞破壞形態(tài)以及剛度退化機(jī)理。但在工程運(yùn)用中實(shí)際情形復(fù)雜，因此對(duì)于膠合木梁還需要進(jìn)一步的研究。

1）由于本研究樣本較少，且木材之間的差異性較大，各疲勞等級(jí)下的試驗(yàn)梁僅有一根，得出的試驗(yàn)結(jié)果具有一定的偶然性，以后的研究中可增加樣本數(shù)量，以得出更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

2）本研究所采取的增強(qiáng)方式為在膠合木梁底粘貼一層等梁寬的CFRP 布，而對(duì)于膠合木梁的增強(qiáng)形式有很多種，具體哪種增強(qiáng)方式最有效，在以后的研究中可以繼續(xù)討論。

3）在實(shí)際工程應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所承受的往往是大量的隨機(jī)荷載。研究表明，構(gòu)件在隨機(jī)荷載作用下的疲勞壽命普遍低于等幅疲勞荷載作用下的疲勞壽命。因此可以在多組試驗(yàn)構(gòu)件下，對(duì)CFRP 增強(qiáng)膠合木梁在變幅疲勞和隨機(jī)疲勞作用下深入研究。