定侧压混凝土双轴疲劳破坏准则研究

针对多轴复杂应力状态下的混凝土疲劳破坏问题,进行一系列定侧压下双轴疲劳破坏试验,包括定侧压下受压疲劳、纯拉疲劳和拉-压变号疲劳试验。通过对试验资料的分析,建立各种应力状态下的混凝土疲劳S-N关系曲线和双轴疲劳破坏准则。由各侧压级别下的S-N曲线得到混凝土在相应工况下的疲劳强度折减系数,并利用其对实际工程进行疲劳验算,计算结果显示混凝土多轴疲劳破坏准则能很好地弥补现行规范在疲劳验算中的不足,计算结果令人满意。     

定侧压混凝土双轴抗压疲劳变形特性试验研究

本文通过自行改造的MTS疲劳试验机对混凝土在定侧压下等幅和变幅抗压疲劳的变形性能进行了试验研究。根据试验实测的混凝土循环应力-应变数据,分析了混凝土双轴受压疲劳应变、刚度与超声波速的衰减规律,提出了与侧压水平相关的疲劳第二阶段应变率和混凝土疲劳寿命之间的关系式。根据试验得到的试件疲劳破坏形态分析了定侧压下混凝土双轴受压疲劳破坏的机理。试验结果表明:定侧压下混凝土受压疲劳破坏形态与侧压水平相关,而且疲劳应变发展仍符合三阶段规律,第二阶段应变率与疲劳寿命之间也具有很好的相关性。     

侧压作用下混凝土的拉压疲劳性能

利用电液伺服多轴疲劳子结构试验机,对混凝土进行了疲劳试验,分析了混凝土在无侧压和有侧压拉压循环荷载作用下的疲劳寿命、疲劳强度及应力、应变变化规律.通过对试验数据进行回归处理,得到了混凝土的疲劳寿命S-N曲线及其表达式.结果表明:在侧压作用下,混凝土的疲劳性能有所降低,其疲劳强度随着侧压的增加而降低,疲劳应变也随之变大.     

侧压作用下混凝土拉压疲劳性能

利用电液伺服多轴疲劳子结构试验机,对混凝土进行了疲劳试验,分析了混凝土在无侧压和有侧压拉压循环荷载作用下的疲劳寿命、疲劳强度及应力、应变变化规律.通过对试验数据进行回归处理,得到了混凝土的疲劳寿命S N曲线及其表达式.结果表明：在侧压作用下,混凝土的疲劳性能有所降低,其疲劳强度随着侧压的增加而降低,疲劳应变也随之变大.     

免涂装耐候钢腐蚀后的疲劳试验研究

裸露使用的耐候钢,表面带锈的同时还可能承受疲劳荷载。为了获得腐蚀后耐候钢的疲劳性能,对经过24 d乙酸盐雾循环试验后的Q355NHD耐候钢及其焊接试件的疲劳性能进行了试验研究,并对涂装后的Q345qD普通钢进行了疲劳试验。试验结果显示:腐蚀后的耐候钢疲劳裂纹均起始于腐蚀较严重的试件上表面;相同疲劳寿命下,腐蚀后的耐候钢疲劳强度介于焊接试件与普通钢之间。通过试验数据确定试件的应力-疲劳寿命(S-N)曲线,并利用极大似然估计等方法计算存活率-应力-疲劳寿命(P-S-N)曲线以及置信水平-存活率-应力-疲劳寿命(γ-P-S-N)曲线。计算结果表明,随着存活率以及置信区间的提高,估算的疲劳寿命偏于保守。     

多向侧压下混凝土受拉变幅疲劳试验及损伤研究

本文进行了混凝土分别在单、双向侧压作用下受拉变幅疲劳试验,得到了疲劳寿命和残余应变。根据循环应力-应变关系曲线定义了疲劳变形模量,利用疲劳变形模量比与循环次数关系,建立了损伤模型,并依据这一模型对损伤进行了估计和对剩余疲劳寿命进行了预测,结果是比较满意。     

混凝土双轴拉-压试验研究与破坏准则分析

为探究定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压力学性能,考虑6种不同侧向应力比,应用真三轴仪对普通混凝土进行双轴拉-压力学性能试验研究,得到不同侧向压力作用下,混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过提取应力-应变曲线的峰值应力,分析不同侧向压应力下混凝土的破坏形态和主拉应力变化趋势,研究结果表明:混凝土双轴拉-压下的破坏形态均为劈拉断破坏形态,与侧向压应力的大小无关;随着侧向压应力的提高混凝土的主拉应力逐步降低,其破坏趋势与等比例加载方式相同。应用Kupfer双轴拉-压破坏准则方程验证试验数据,Kupfer破坏准则相对保守,同时基于Kupfer破坏准则提出定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压破坏准则方程并通过相关试验数据进行验证。     

混凝土双轴抗压疲劳累积损伤规律试验研究

本文在对混凝土立方体试件进行定侧压下双轴等幅与变幅抗压疲劳试验的基础上,研究了素混凝土双轴抗压疲劳累积损伤性能。通过对试验结果的分析,证明Miner准则不适于描述疲劳损伤的累积规律;CortenDolan损伤公式可以用于混凝土剩余疲劳寿命的预测。分别选择疲劳最大应变、疲劳残余应变、疲劳变形模量和横向超声波速定义了损伤,得到了不同的损伤累积规律;在综合了纵向变形、模量及横向微裂缝的发展程度的基础上提出了混凝土平均损伤变量,得到了损伤演化方程。本文还应用二级变幅疲劳试验结果修正了常用的损伤等效原理,大大提高了混凝土剩余疲劳寿命预测的精度。本文的研究为混凝土在定侧压下双轴抗压疲劳寿命的预测和损伤评价奠定了基础。     

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.     

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。     

混凝土多轴受压疲劳强度分析

首先进行了0、0.1fc、0.25fc和0.4fc四个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压静载试验和0.1fc、0.25fc两个不同初始定侧压级别下的混凝土三轴压等幅疲劳试验,疲劳试验中最小应力水平均为0.1fc,最大应力水平为1.6fc~2.5fc,根据混凝土三轴压本构特征得到其在不同加载工况下的疲劳寿命。然后利用等效疲劳寿命和等效应力水平的概念,通过三参数Fardis-Chen模型和修正的Aas-Jakobsen方程得到统一的S-N曲线方程,并以此得到混凝土在不同侧压工况下的疲劳强度,从而使混凝土多轴受压疲劳强度问题得到简化。     

绿片岩多轴受压应力松弛试验研究

利用岩石双轴流变试验机对锦屏二级水电站辅助洞的绿片岩进行了不同应力水平下的单轴和和双轴压缩应力松弛试验,并提出了经验拟合方程。研究结果表明:当进行单轴压缩应力松弛试验时,轴向应力呈阶梯式下降特征,这主要是由新微观裂纹的产生或者已有裂纹的扩展而引起的;双轴压缩状态下,若进行轴向应力松弛试验时,轴向应力松弛曲线呈阶梯式下降特征,侧向应变则呈阶梯式上升特征,若进行侧向应力松弛试验时,侧向应力松弛曲线呈阶梯式下降特征,轴向应变则呈阶梯式上升特征,若同时进行轴向和侧向应力松弛试验时,轴向与侧向之间的相互影响比较明显,轴向应力和侧向应力最终均无法趋于平稳值。采用经验方程对试验曲线进行拟合分析时,拟合曲线与试验曲线之间吻合得比较理想,说明采用该经验方程分析是合适的。     

钢纤维再生混凝土弯曲疲劳性能研究

对普通混凝土(NC)、再生混凝土(RAC)、钢纤维混凝土(SFRC)和钢纤维再生混凝土(SFRRAC)的弯曲疲劳性能进行了试验研究。分析了应力水平、再生骨料和钢纤维对混凝土弯曲疲劳寿命和离散性的影响规律。在试验研究的基础上,应用疲劳寿命统计学理论拟合了各组混凝土材料弯曲疲劳寿命的两参数威布尔分布,并建立了相应的单对数和双对数弯曲疲劳方程。结果表明,再生混凝土的疲劳寿命明显低于天然骨料混凝土,离散性也更大;钢纤维可以显著提高混凝土的疲劳寿命,并降低离散性。各组混凝土材料的弯曲疲劳寿命很好地服从两参数的威布尔分布;建立的单对数和双对数弯曲疲劳方程与试验实测数据吻合良好。     

随机变幅荷载作用下焊接节点海水腐蚀疲劳裂纹扩展试验

本工作采用国产海上平台用钢的T型和十字形板状焊接节点试件,模拟导管架臂节点的弯曲受力状态,在随机变幅荷载下进行了海水腐蚀疲劳裂纹扩展试验,分别测得在海水自由腐蚀和阴极保护条件下的(~—da/dN)-AK~(NM)关系曲线。对于十字型焊接节点试件,根据试验测得的裂纹扩展速率曲线,用断裂力学方法对其海水腐蚀疲劳裂纹扩展寿命(有阴极保护)进行了估算,估算得到的裂纹扩展寿命曲线与试验数据,以及用线性累积损伤理论估算的寿命曲线,进行了分析比较和讨论。     

广布疲劳损伤裂纹萌生寿命概率分布分析模型

提出了一种广布疲劳损伤裂纹萌生寿命概率分布的分析模型。通过研究广布疲劳损伤敏感结构中裂纹萌生机理,将多细节结构裂纹萌生寿命的取值事件转化为3个独立事件的积事件,前者的发生概率等于3个独立事件发生概率的乘积,3个独立事件的发生概率可由单细节结构裂纹萌生寿命的概率分布求得。从而可由单细节结构裂纹萌生寿命概率分布得到多细节结构中依次出现的各条裂纹的萌生寿命的概率分布。进行了单细节带孔板与多细节带孔板的裂纹萌生试验,并利用本文分析模型对多细节带孔板的裂纹萌生寿命进行了预测。预测结果和试验结果吻合良好,表明该模型是有效的。     

再生混凝土抗折疲劳性能衰减规律试验研究

再生混凝土在用作水泥混凝土路面时,其抗折疲劳强度是一样重要的技术指标。通过对4种不同再生骨料取代率(0、30%、50%、70%)的再生混凝土试件分别在0.6、0.7、0.8三种不同应力水平下做抗折疲劳试验,得到各组再生混凝土试件抗折疲劳寿命。通过试验数据总结了在不同应力水平下和不同再生骨料取代率时再生混凝土的抗折疲劳衰减规律。试验结果表明:疲劳荷载作用下,再生混凝土抗折疲劳寿命随应力水平的升高而降低,随再生骨料取代率的增大而减小。     

普通混凝土在非比例加载双轴压下的力学性能试验研究

实际工程中的大多混凝土结构处于复杂应力状态。应力途径将直接影响混凝土的力学性能,本文利用大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了4种定侧应力等级的非比例加载双轴压试验,测得了混凝土的强度及应变,得到在侧应力作用下混凝土双轴受压强度和变形的变化规律。与文献[1]混凝土在比例加载的双轴压试验数据比较时发现,经过不同的应力途径得到双轴压混凝土的强度和变形的增长规律有所不同,说明双轴压混凝土强度的提高程度不仅与加载比例有关,也与加载途径有关。     

高性能混凝土梁在卤水腐蚀下的疲劳性能探究

由于青海地处高原且地下卤水环境对轨道梁的寿命影响不容忽视,展开对轨道梁在卤水腐蚀下的疲劳试验研究十分必要。通过对4种不同配合比的混凝土梁在不同腐蚀条件下的疲劳试验,研究了混凝土梁在水环境及卤水环境下的钢筋锈蚀率、钢筋力学性能变化、氯离子含量、梁疲劳寿命及力学行为失效机理等,并绘制了不同模型的应力比-疲劳寿命(S-N)曲线,拟合出了S-N曲线方程。试验结果表明:卤水能加速钢筋锈蚀并影响混凝土梁的疲劳寿命,且在低锈蚀下能略微提升混凝土梁的疲劳寿命;疲劳破坏包括初裂、裂缝的开展、损伤的积累三个阶段,且箍筋具有一定的抗裂性;强度越高的高性能混凝土梁在相同腐蚀条件下疲劳寿命越长;低锈蚀率的混凝土梁的疲劳寿命很大程度上由其应力比决定。研究结果可为低锈蚀率钢筋混凝土梁疲劳性能评估提供理论依据。     

预应力钢纤维混凝土板弯曲疲劳弹性模量试验研究

对三种不同钢纤维掺量(0%、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板在不同应力水平(0.80、0.85)下的疲劳弹性模量衰减规律进行研究,得到了预应力钢纤维混凝土板跨中下表面弹性模量衰减曲线以及同钢纤维掺量、同应力水平的跨中上表面弹性模量衰减曲线。揭示了预应力钢纤维混凝土板的弹性模量在弯曲疲劳过程中呈现三阶段衰减并且衰减曲线在第二阶段基本呈线性,当板发生疲劳破坏时其弹性模量衰减至初始弹性模量的59.9%左右的规律。在此基础上根据Miner累积损伤原理建立了疲劳寿命预测模型并提出了采用微损试验来预测疲劳寿命的方法,用该方法预测的疲劳寿命与实测寿命在三倍离散范围内。     

普通混凝土和轻骨料混凝土双轴加载试验研究

为研究混凝土双轴力学特性,采用岩石真三轴仪对普通混凝土(OPC)与轻骨料混凝土(LWAC)进行双轴压-压与双轴拉-压试验,得到2种混凝土在不同侧向应力作用下的破坏形态、应力-应变曲线以及应力-应变曲线特征值,对比分析其主应力变化趋势及破坏机理.结果表明:OPC双轴受力破坏主要是界面过渡区破坏,LWAC则是页岩陶粒骨料破坏;双轴压-压工况条件下,受侧向压应力影响的LWAC主压应力提高幅度低于OPC;双轴拉-压工况条件下,受侧向拉应力影响的OPC主拉应力降低幅度高于LWAC.最后,基于Kupfer双轴压-压与双轴拉-压破坏准则建立了定侧向加载下OPC与LWAC的双轴压-压、双轴拉-压破坏准则方程.