混凝土多轴等幅疲劳性能研究

利用大型多轴疲劳试验机,进行了双轴拉-压、三轴拉-压-压等幅循环荷载作用下混凝土的疲劳性能研究.分析了不同侧压比、不同应力水平下混凝土的多轴等幅疲劳破坏形态、疲劳强度以及残余应变的变化规律,得到了应力水平-疲劳寿命(S-N)曲线及其表达式.结果表明:在等幅疲劳荷载下,混凝土多轴疲劳破坏形态与侧压比无关;残余应变呈三阶段发展规律,受侧压比影响较大,几乎与应力水平无关.定义相对残余应变为损伤变量,建立了损伤演变方程,为混凝土多轴等幅疲劳试验研究及疲劳损伤评价提供参考.     

高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

通过9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁和4根配有Ⅱ级钢的混凝土梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了高 强混凝土梁的变形性能和疲劳特性。试验结果表明,在高强混凝土梁中应用高强钢筋,可以使两者的性能得以充分发挥, 不仅承载力大幅度提高,而且能较好的满足正常使用极限状态的要求。高强混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下刚度降低, 裂缝宽度增大,其变化规律和受压区混凝土应变的增加规律基本一致。疲劳荷载作用N次后构件的裂缝宽度,可根据初 始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数来计算。根据试验分析,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的截面应力、裂 缝宽度及高强钢筋S-N曲线试验回归公式,可为高强混凝土梁设计提供一定的参考。     

高强混凝土的抗拉疲劳性能

本文通过对高强混凝土在等幅重复荷载作用下抗拉疲劳性能的试验研究,分别给出了高强混凝土的劈拉疲劳、轴拉疲劳和弯拉疲劳的疲劳方程,并将其疲劳性能进行了比较,为实际工程设计提供了依据。对劈拉疲劳的试验结果,本文提出了考虑破坏概率P和应力比R的S—N—R—P的疲劳方程,为利用计算机进行混凝土疲劳的模拟试验研究提供了依据。文中并对高强混凝土和普通混凝土的疲劳性能进行了比较。     

定侧压混凝土双轴等幅拉压疲劳性能试验研究

针对预应力混凝土桥梁在使用荷载下出现的双轴拉-压疲劳状态,通过自行改造的MTS试验机对定侧压下混凝土等幅拉-压疲劳性能进行了试验研究。在对试验结果进行分析的基础上,综合单轴拉-压疲劳的结论给出了该种疲劳状态下混凝土的S-N关系和双轴疲劳强度包络线。根据试验过程中实测的应力-应变数据分析了混凝土的变形性能,提出了疲劳总应变、第二阶段应变率及疲劳变形模量与疲劳寿命之间的关系式。研究结果表明:定侧压作用下混凝土拉-压疲劳破坏形态与侧压水平无关;侧压降低了混凝土拉-压疲劳强度,侧压水平越高其降低得越明显。     

预应力混凝土梁疲劳性能研究现状

对预应力混凝土梁疲劳性能的研究进展进行了详细阐述,论述了等幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳性能及疲劳加载后的静力性能,对控制其疲劳破坏形态的影响因素以及在疲劳加载过程中的受力筋应变变化、裂缝开展和挠度变化规律进行了总结。讨论了变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳寿命及加载顺序对疲劳寿命的影响,分析了变幅疲劳加载过程中的刚度退化,同时对腐蚀后预应力混凝土梁的疲劳性能进行分析,总结了钢绞线、普通钢筋腐蚀损伤对试验梁疲劳破坏形态、极限承载力及疲劳寿命的影响。在对文献进行总结分析的基础上,根据当前研究所存在的问题,提出了今后预应力混凝土结构疲劳性能研究的方向。结果表明:预应力混凝土梁疲劳破坏始于受力筋疲劳断裂,受压区混凝土一般不会发生破坏,变幅疲劳加载及腐蚀损伤对其疲劳性能有较大影响。     

高强混凝土梁抗弯疲劳性能的试验研究

本文通过对11根配有新Ⅲ级钢(20MnSiv)的高强混凝土简支梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了受弯构件的疲劳特性,给出了压区混凝土应力,纵向受拉钢筋应力的计算方法及钢筋的疲劳强度设计值,得到了作为控制梁的疲劳承载能力极限状态的S-N曲线,并提出高强混凝土受弯构件在等幅疲劳荷载作用下正截面疲劳设计方法.     

疲劳荷载作用下部分预应力混凝土梁残余性能试验研究

为研究部分预应力混凝土(PPC)梁在疲劳荷载作用后的残余性能,制作8根试验梁(分为H1和H2组,各4根),每组选取1根作为参考梁开展静载试验,其余进行等幅疲劳试验,重点分析梁体累积残余变形和非预应力钢筋残余应变的演化规律及影响因素.试验结果表明:所有疲劳试验梁的破坏模式为非预应力钢筋的疲劳断裂;在疲劳荷载作用下,梁体残余变形、非预应力钢筋残余应变均呈现出"三阶段"变化规律,其中残余变形大小与荷载水平和配筋率密切相关,而残余应变受其影响并不显著,主要受钢筋周围混凝土微裂缝闭合状态及受压区混凝土疲劳损伤程度影响较大.     

C60混凝土高温后低周循环受压疲劳性能研究

为了研究高强混凝土所经温度高低、加温时间长短与低周受压疲劳损伤之间的关系,对经历200、500、800℃高温后的C60混凝土在低周循环受压荷载下的疲劳性能进行了试验研究。结果表明：高温后高强混凝土的色泽变浅,试块整体较疏松;经不同高温后高强混凝土在低周循环受压荷载下最大纵向总应变符合三阶段发展规律;相对于应力水平对高强混凝土疲劳应变的影响,高温历程对其影响更大,尤其是受热最高温度影响最为显著。根据应变发展的第二阶段提出了疲劳寿命的估算公式。分别定义疲劳变形模量比和相对残余应变为损伤变量,建立了经历不同高温后高强混凝土受压疲劳损伤模型,并根据疲劳变形模量比建立的损伤模型对高强混凝土的疲劳寿命进行了预测,预测值与实测值吻合良好。     

C60混凝土高温后低周循环受压疲劳性能研究

为了研究高强混凝土所经温度高低、加温时间长短与低周受压疲劳损伤之间的关系,对经历200、500、800℃高温后的C60混凝土在低周循环受压荷载下的疲劳性能进行了试验研究。结果表明:高温后高强混凝土的色泽变浅,试块整体较疏松;经不同高温后高强混凝土在低周循环受压荷载下最大纵向总应变符合三阶段发展规律;相对于应力水平对高强混凝土疲劳应变的影响,高温历程对其影响更大,尤其是受热最高温度影响最为显著。根据应变发展的第二阶段提出了疲劳寿命的估算公式。分别定义疲劳变形模量比和相对残余应变为损伤变量,建立了经历不同高温后高强混凝土受压疲劳损伤模型,并根据疲劳变形模量比建立的损伤模型对高强混凝土的疲劳寿命进行了预测,预测值与实测值吻合良好。     

带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁疲劳性能试验研究

为研究带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁在疲劳荷载下的受力性能,对2个试件进行静力试验研究,并对6个试件进行等幅疲劳试验研究。疲劳试验试件按承受正弯矩和承受负弯矩两组类型试件分别考虑,在各组试件中均主要考察疲劳荷载上、下限值及疲劳荷载幅值等因素对带钢板-混凝土组合桥面板组合梁的疲劳破坏模式及疲劳累积损伤的影响。疲劳试验过程中对组合梁试件在各主要循环加载次数下的动挠度、残余挠度、混凝土应变、底部钢板应变、试件钢梁应变及试件受弯刚度进行试验测量和分析。疲劳试验结果表明:正弯矩组合梁试件的疲劳破坏形态为组合梁底部钢梁疲劳断裂破坏,进而受压区混凝土压碎破坏,试件疲劳寿命主要与试件疲劳应力幅有直接关系,而疲劳荷载的上、下限值对疲劳寿命影响较小;负弯矩组合梁试件在200万次循环荷载下均未发生疲劳破坏且仍具有较高承载能力和刚度,表现出了良好疲劳性能。研究成果可为该类型组合梁设计应用提供依据。     

混凝土疲劳断裂特性研究

本文采用柔度标定法研究了混凝土在等幅重复荷载作用下的疲劳断裂性能,在混凝土疲劳破坏时裂缝扩展长度基本相同,而与疲劳寿命无关.疲劳裂缝扩展速率da/dN,不考虑平均荷载时服从Paris公式,而考虑平均荷载影响时则服从Formann公式.     

基于累积残余应变和刚度的钢纤维高强混凝土梁疲劳损伤规律研究

本文共设计了6根钢筋钢纤维高强混凝土梁,通过等幅疲劳试验分析了钢纤维体积率和钢纤维类型等因素对钢筋钢纤维高强混凝土梁受压边缘混凝土累积残余应变及刚度的影响,并利用梁受压边缘累积残余应变和刚度分别定义了钢纤维高强混凝土梁的疲劳损伤,根据试验数据确定了梁的疲劳损伤曲线,并根据疲劳循环不同时期的累积残余应变判断其损伤状态。研究及试验结果表明:随着疲劳循环次数的增加,钢筋钢纤维高强混凝土梁受压边缘混凝土累积残余应变逐渐增大,而试件的抗弯刚度逐渐减小,其发展具有明显的阶段性;钢纤维有效降低了梁受压边缘混凝土累积残余应变发展速率和刚度的衰减速率,抑制了梁疲劳损伤的发展。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

混凝土的受压疲劳性能研究

本文主要研究了混凝土在等幅和变幅受压重复应力作用下的疲劳性能,给出了计算混凝土纵向疲劳变形的计算方法,研究了加荷顺序对混凝土疲劳性能的影响,进一步验证了利用P-M线性累积损伤准则来估算混凝土在变幅重复应力作用下的疲劳破坏的适用性。     

PBL剪力键的疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力键的疲劳性能,进行6组PBL剪力键试件的正交疲劳试验。试件基于EC4的标准推出试验构造,采用不同的疲劳荷载幅进行加载;测试开孔钢板、贯穿钢筋、混凝土板的应变,以及残余滑移量;得到PBL剪力键的疲劳破坏形态,疲劳荷载与疲劳寿命、残余滑移量之间的相对关系,以及PBL剪力键疲劳性能的影响因素。研究结果表明:PBL剪力键的疲劳性能优秀;所研究的试件,疲劳破坏形式皆为混凝土板的开裂;残余滑移量能表征PBL剪力键的疲劳损伤累积过程,根据残余滑移量的发展,可以将PBL剪力键的疲劳破坏过程分为3个阶段;根据疲劳试验结果,可以建立PBL剪力键的疲劳寿命与相对疲劳强度、疲劳荷载峰谷值之间的关系式;PBL剪力键的疲劳性能与混凝土强度、剪力键的构造尺寸(主要是开孔钢板孔径及厚度)等相关。     

凝土轴心拉-压疲劳性能研究

本文针对预应力混凝土桥梁工程中遇到的拉-压疲劳状态,进行了76个混凝土试件在等幅重复荷载作用下的轴拉、拉-压疲劳试验。在试验基础上,分析了混凝土抗拉、拉-压疲劳强度、刚度、变形的变化规律,给出了相应的S-N方程及古德曼图,并将本文试验结果同其它文献结果及有关规范作了比较。结果表明,混凝土轴心拉-压疲劳强度比轴拉疲劳强度显著降低。根据试验结果,建立了纵向总应变、弹性模量的经验公式,及其第二阶段总应变增长率、弹性模量衰减率分别与疲劳寿命的关系式。本文的研究结果,为预应力混凝土桥梁的设计、分析提供了依据。     

重复荷载下混凝土残余应变计算模型研究

有关重复荷载作用下残余应变计算的研究众多,然而由于试验条件不同、混凝土离散等原因,目前对残余应变的计算式尚未达成统一认识。根据残余应变产生机理,从混凝土材料微裂纹的起裂点和失稳断裂点入手,结合提出的假设,获取了等幅乃至变幅下的残余应变计算模型,经算例验证,计算出的残余应变与实测得的残余应变吻合得较好,并且计算中不考虑加载顺序的影响也是足够精确的。     

预制T形肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能试验研究

为研究T形肋对混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,进行了预制T形肋底板混凝土叠合板和整浇板的弯曲疲劳性能对比试验。通过对比试验得到了不同疲劳循环加载次数下的跨中挠度、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,研究了试件在疲劳循环荷载下的刚度退化情况、荷载 应变分布、裂缝分布及残余承载力等。结果表明：经历200万次疲劳作用后,预制T形肋底板混凝土叠合板无明显刚度和承载力退化,增设T形肋的叠合板能达到与整浇板相同的疲劳性能。基于试验结果,给出了预制T形肋底板混凝土叠合板正截面弯曲疲劳强度计算假定以及正截面弯曲疲劳应力验算方法。     

高延性纤维混凝土拉压疲劳性能试验研究#br#

高延性纤维混凝土具有良好的变形能力和抗疲劳性能,可以将其应用在承受周期荷载的大型混凝土工程中。为研究高延性纤维混凝土的疲劳性能,共制作了54个试件,对其进行等幅重复荷载作用下的拉压疲劳试验。通过静力拉伸试验得到极限拉应力后,分别采用0.7、0.8、0.9的应力水平,10Hz、20Hz、30Hz的频率研究高延性纤维混凝土的疲劳强度、次数和寿命参数。根据疲劳累积损伤理论,分析高延性纤维混凝土的拉压疲劳强度、变形的变化规律。试验结果表明,重复荷载作用下高延性纤维混凝土疲劳破坏符合威布尔双参数分布,并给出了相应的p-S-N方程。该研究结果可以为混凝土结构抗震设计、路桥的振动影响等分析提供依据。     

重复荷载作用下钢筋混凝土锚固端黏结性能试验研究

通过对23个钢筋混凝土试件的静载和重复荷载作用下拔出试验,研究了重复荷载作用下钢筋峰值应变和残余应变、自由端和加载端滑移发展特征,得到了重复荷载作用下黏结应力-滑移滞回曲线变化规律。运用试验测定的钢筋应变,计算了静载和重复荷载作用下锚固端黏结应力分布曲线,总结了重复荷载作用下峰值黏结应力、残余黏结应力变化特征,分析了锚固端黏结应力分布机理。研究结果表明：重复荷载作用后黏结强度并不受重复次数影响;重复荷载作用下,自由端、加载端峰值滑移量和残余滑移量发展均符合疲劳破坏的三阶段特征;当滑移量累积到静载作用下破坏时的峰值滑移量时,发生黏结疲劳破坏;随着重复次数的增加,黏结应力沿锚固长度的分布出现明显的双峰现象,最大黏结应力位于距离加载端和自由端约1/4锚固长度位置处。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据。