自密实预应力混凝土梁的疲劳性能试验研究

本文通过5根自密实和3根振捣密实混凝土模型梁的疲劳试验对比,研究了自密实部分预应力混凝土梁的疲劳性能,试验表明自密实与振捣密实混凝土梁的疲劳性能没有明显的差异,自密实混凝土梁的疲劳性能略优于振捣密实混凝土梁,但自密实混凝土结构仍可采用振捣密实混凝土结构疲劳理论和计算方法来进行分析。部分预应力混凝土梁的疲劳破坏一般是混凝土疲劳开裂,受拉非预应力钢筋疲劳断裂,一般不会出现预应力钢筋疲劳断裂和受压混凝土疲劳压碎;考虑混凝土的非线性性能计算受拉钢筋的疲劳应力幅值比按初始弹性状态计算受拉钢筋的疲劳应力幅值估计梁的疲劳寿命与试验结果具有更好的吻合性,更适用于自密实或振捣密实混凝土结构的疲劳寿命估计。     

钢筋钢纤维混凝土梁疲劳全过程分析及寿命预测

为研究钢筋钢纤维混凝土梁的疲劳损伤演化过程,并对其疲劳寿命进行预测,依据钢筋钢纤维混凝土梁疲劳试验结果,基于梁受压和受拉区钢纤维混凝土以及受拉钢筋的疲劳损伤演化特性,采用分段线性方法,建立钢筋钢纤维混凝土梁疲劳全过程分析及寿命预测模型,并与试验结果对比进行验证。采用该模型分析钢纤维混凝土梁的混凝土、钢筋应变以及受拉钢筋截面面积随疲劳循环次数的退化规律,得到不同疲劳循环次数后试验梁的剩余承载力。结果表明：钢纤维能够显著提高梁的疲劳性能,试验梁的受拉钢筋截面面积随疲劳循环次数增加呈两阶段减小趋势,而受压区混凝土和受拉钢筋的应变以及梁剩余承载力呈三阶段发展模式,42根钢筋钢纤维混凝土梁的试验疲劳寿命与预测疲劳寿命比值的均值为0.953,变异系数为0.284,整体符合较好。     

疲劳损伤混凝土碳化试验研究

对疲劳损伤混凝土进行快速碳化试验,研究不同疲劳损伤度(0、0.2、0.4、0.6、0.8)混凝土碳化深度经时变化规律;探讨疲劳损伤对受拉、受压、无应力状态下混凝土碳化性能影响;同时,对疲劳损伤混凝土碳化后抗折强度变化规律进行分析。结果表明:疲劳损伤混凝土碳化深度服从Fick第一定律;疲劳损伤对混凝土受拉区及受压区碳化过程具有加速作用,但对无应力区碳化作用不明显,且受拉区碳化深度大于受压区;疲劳损伤混凝土碳化后抗折强度随着损伤度、碳化龄期的增大而不断降低。     

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。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁弯曲疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维布加固梁的疲劳性能研究甚少。通过对7根预应力碳纤维布加固混凝土T形梁弯曲疲劳性能的试验研究,考察了预应力碳纤维布加固量、钢筋配筋率、等幅变幅疲劳以及加固前疲劳损伤对加固梁疲劳性能的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维布加固梁相比,预应力碳纤维布加固后混凝土梁中受拉钢筋应力幅显著降低,混凝土梁疲劳寿命明显延长。     

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.     

部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁疲劳性能试验研究

装配式混凝土结构是建筑工业化发展中较为新颖的结构体系,而预制混凝土梁作为此类结构的重要组成部分,深入研究其受力特点和破坏模式已成为工程领域的迫切需求。本文为研究部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁的疲劳抗弯性能,分别对4根部分预应力钢骨超高强混凝土预制梁和1根部分预应力超高强混凝土预制梁进行了疲劳荷载作用下的抗弯试验研究,得到了荷载-挠度曲线和非预应力受拉钢筋的拉应变与疲劳次数的相关性变化规律,以及抗弯刚度的退化规律。结果表明:非预应力受拉钢筋疲劳断裂可以作为预制试件疲劳破坏的标志,等效应力水平是试件发生疲劳破坏的主要因素。此外,通过分析预制梁的刚度降低系数与疲劳次数、非预应力受拉钢筋应力幅值比与疲劳次数的关系曲线,以预测其疲劳寿命。     

冻融循环作用下混凝土的受拉性能研究

采用不同强度等级的混凝土试件,通过快速冻融试验方法,对经过冻融损伤的混凝土单轴受拉性能和劈拉性能进行了试验研究,分析了冻融次数、混凝土强度等级对混凝土受拉性能的影响,建立了冻融后混凝土受拉峰值应力与劈拉强度的关系.结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的受拉力学性能和变形性能均呈明显的下降趋势;随着混凝土强度等级提高,各性能指标随冻融循环次数的增加,下降趋于缓慢.     

型钢混凝土梁受弯疲劳性能研究

为了掌握高铁车站结构中型钢混凝土(SRC)梁的受弯疲劳性能,开展了该类组合梁在反复荷载作用下的疲劳试验。研究了疲劳加载过程中SRC梁内的H形钢、钢筋、混凝土、栓钉剪力键等各组件的受力状态和破坏模式,讨论了各组件的参数对SRC梁疲劳性能的影响规律。研究表明:在循环荷载作用下,发生疲劳破坏之前SRC梁各组件能很好地共同工作,挠度能满足使用要求,混凝土裂纹宽度都在0.2 mm以内;SRC梁疲劳破坏过程具有H形钢梁与钢筋混凝土梁两者疲劳破坏的共性特点,H形钢受拉翼缘疲劳断裂是SRC梁疲劳破坏的重要标志。提出了采用SRC梁内H形钢受拉翼缘应力幅来评估SRC梁疲劳强度的应力幅-疲劳寿命曲线。     

橡胶混凝土疲劳性能的试验研究

通过试验研究了橡胶混凝土的三点弯拉疲劳性能,并在不同应力水平以及不同橡胶掺量下对橡胶混凝土的疲劳性能进行了对比分析.结果表明:在普通混凝土中加入橡胶粉,虽然混凝土的抗压强度有不同程度的降低,但可提高其韧性和变形性能,并且改善了疲劳性能,延长了其使用寿命.     

玄武岩纤维机场道面混凝土弯曲疲劳性能试验研究

通过弯曲疲劳试验,对比分析研究了玄武岩纤维道面混凝土和普通道面混凝土的弯曲疲劳性能,并得出疲劳方程。试验结果表明:掺入玄武岩纤维后能明显提高普通道面混凝土的抗弯曲疲劳性能,玄武岩纤维道面混凝土的疲劳寿命是普通道面混凝土的2.15～5.95倍,且疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。本文的试验研究结果为玄武岩纤维在机场道面混凝土中的实际应用提供了依据。     

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。     

Die Ermüdungstragfähigkeit von Dübeln unter Querlast

Fatigue Bearing Capacity of Anchors exposed to Shear Loading To determine the effect of concrete properties on the fatigue bearing capacity of metal anchors exposed to shear loading, tests on M12 bonded anchors have been conducted. The analysed properties included the compression strength and a crack of 0.3 mm width in comparison with the non‐cracked concrete. A Wöhler curve, and therewith the oscillating width of the fatigue bearing capacity, has been calculated for each of the four test series from the gained results. Furthermore, a function has been developed for the cracked and the non‐cracked concrete, which allows the estimation of the fatigue bearing capacity in concrete of any compression strength. In present technical approvals only the worst‐case values are specified. The site of fracture and the recorded parameters showed characteristics, which allow the determination of the failure mode. Thus, the planning of succeeding tests can be improved.     

海洋腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳试验研究

对8根钢筋混凝土梁进行了大气环境、淡水及海水环境下的疲劳试验,研究了其力学性能及刚度损伤演化规律。进一步分析了三种环境与循环荷载共同作用下试件梁的破坏形态、挠度发展规律和疲劳寿命。试验结果表明,腐蚀和疲劳存在耦合作用,海水腐蚀环境与5%~70%荷载水平作用下,梁疲劳寿命最短。根据理论分析和试验结果,对钢筋混凝土梁在严酷海洋环境下的疲劳寿命及其规律进行了进一步研究,参考已有文献和试验研究结果给出了基于钢筋混凝土梁刚度损伤演化规律的疲劳寿命预测模型,经计算,实测结果与该预测模型计算结果之间的误差不超过13%。     

聚丙烯粗合成纤维混凝土力学性能及其增强机理研究

试验研究了聚丙烯粗合成纤维混凝土弯曲强度、弯曲韧性、弯曲冲击和疲劳特性,并与钢纤维混凝土进行了对比,分析了粗合成纤维掺量对力学性能的影响规律,探讨了粗合成纤维混凝土的增强机理。结果表明:当纤维掺量为9～13 kg/m3时,聚丙烯粗合成纤维混凝土相对剩余强度为49%～66%;冲击韧性、疲劳寿命相比基准混凝土分别提高了1.25～6.76倍、100%～389%,表明聚丙烯粗合成纤维可显著改善混凝土的力学性能。     

基于唯象损伤观点的混凝土冻害模型研究

对混凝土冻害机理的认识大多是从材料学角度出发，集中在孔溶液对孔结构的作用上，是从原因学观点出发的物理解释。但鉴于混凝土冻害的复杂性，现在还未统一对混凝土冻害机理的物理认识。从混凝土受冻后宏观性能衰退的表现出发，结合已有的对混凝土冻害在细观上的认识，应用疲劳损伤观点在唯象学层面上理解混凝土冻害的机理是一个新的探索，也为解决现实冻害评估问题提供了定量化手段。本文在综述已有冻害机理的基础上，结合冻融试验及现场检测结果，从细观上分析冻害发展的过程，从宏观材料性能衰退的角度认识混凝土冻害机理，认为混凝土冻害是一个疲劳损伤的过程。最后给出了作者应用疲劳损伤机理建立的混凝土冻害模型，并与已有试验数据比较，验证了模型的合理性。     

预应力混凝土结构在冻融循环条件下的疲劳性能研究

以预应力混凝土试件为研究对象,对不同冻融循环次数条件下的疲劳损伤特性进行分析。混凝土结构在经历一定冻融循环次数后,等效于先进行了一级疲劳加载,根据多级加载疲劳理论,以相对动弹性模量的衰减为参数建立多级疲劳损伤参量,引入冻融损伤因子kn来表征冻融损伤的影响,建立冻融循环条件下的混凝土结构疲劳损伤模型。该模型可考虑试件总体损伤程度。试验验证,模型计算损伤度值与试验值之间的误差在16%以内。     

超高韧性水泥基复合材料单轴压缩疲劳性能研究

对超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）进行单轴压缩疲劳试验,研究其压缩疲劳寿命、疲劳变形特征、纤维破坏形态以及疲劳寿命方程。结果表明：在单轴压缩疲劳荷载作用下,UHTCC材料的三阶段变形特征与普通混凝土以及钢纤维混凝土类似,所不同的是,该材料在疲劳荷载作用下的变形明显大于其静载包络线,具有更优异的变形能力,在疲劳破坏时呈现更显著的延性特征;疲劳破坏后,疲劳破坏面上的纤维受到严重挤压,其形态不同于纤维初始形态以及单调荷载作用下纤维的破坏形态。UHTCC材料的压缩疲劳寿命服从威布尔分布,p-S-N双对数方程可根据威布尔参数拟合得到。该研究结果可为UHTCC材料的工程应用提供参考。     

预应力与非预应力AFRP加固腐蚀钢筋混凝土梁疲劳性能研究

对非预应力芳纶布(AFRP)加固和带永久锚具的预应力AFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能进行研究。通过疲劳试验,探讨预应力水平和钢筋锈蚀程度对加固梁疲劳破坏机制、疲劳寿命、挠度等的影响。试验结果表明:预应力AFRP与非预应力加固梁的疲劳破坏机制相同,都为纵筋的疲劳断裂;预应力AFRP加固锈蚀混凝土梁的抗疲劳特性明显优于非预应力加固梁;预应力水平越高,中度腐蚀梁加固后疲劳寿命越高;锈蚀率越高,梁的疲劳寿命越低,重度锈蚀梁疲劳寿命的降低幅度比中度锈蚀梁更明显。通过与光面钢筋对比,获得锈蚀纵筋的等效疲劳切口系数K f。结果表明,钢筋锈蚀率的增加会导致K f增大,从而导致锈蚀梁疲劳寿命明显降低。基于试验结果,建立了预应力AFRP加固中度腐蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命的计算公式,供桥梁加固设计参考。