弯曲荷载下玄武岩纤维混凝土疲劳寿命与韧性分析

为研究弯曲荷载下的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)的疲劳寿命方程和疲劳韧性,以不同玄武岩纤维体积百分比掺量(0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)设计5组棱柱体混凝土小梁,对该批混凝土小梁试件进行不同应力水平下(0.6,0.7和0.8)的三点弯曲加载疲劳试验。结果表明,不同掺量的玄武岩纤维混凝土弯曲疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。同一应力水平下,玄武岩纤维混凝土的弯曲疲劳寿命远高于素混凝土的,其弯曲疲劳寿命随玄武岩纤维掺量增加逐渐提高。通过威布尔分布的参数分析,得到不同可靠性概率要求的玄武岩纤维混凝土双对数弯曲疲劳寿命方程。随着混凝土试件可靠性概率要求的提高,其相应的疲劳寿命方程曲线逐渐向左侧偏移,表示其疲劳寿命在减小。从荷载做功的原理对玄武岩纤维混凝土的疲劳韧性进行分析,结果表明,玄武岩纤维提高了混凝土的疲劳韧性,纤维掺量越高,其相对疲劳韧性越大。     

层布式纤维混凝土弯曲疲劳性能研究

研究了在相同的混凝土配合比情况下,对选用相同的钢纤维的层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土的小梁进行弯曲疲劳试验,比较了两者各级应力水平下的平均疲劳寿命;并通过对试验结果进行统计分析,运用两参数威布尔分布拟合不同应力水平下两者的疲劳寿命,得出其特点和规律,回归出不同存活率的双对数疲劳方程.     

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压试验研究

通过立方体抗压试验分别研究了再生粗骨料取代率(RC)和玄武岩纤维体积掺量(RB)对玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRRC)试块的抗压强度(f_cu)、割线模量(E_c)的影响规律,并对BFRRC的峰值应变进行了分析.研究表明：RB对BFRRC试块的抗压强度起到先增大后减小的作用;E_c随着RC的增大呈现下降的趋势;E_c随着RB的增大呈现先增大后减小的趋势;峰值应变随着RC的增大呈现先增大后减小的趋势;玄武岩纤维的掺入能明显增大试件的峰值应变.本研究发现BFRRC的最佳RB在0.05%～0.10%之间.     

层布式钢纤维混凝土疲劳寿命的概率分布拟合

通过疲劳试验得到上下层布式钢纤维混凝土的疲劳寿命，采用对数正态分布、两参数威布尔分布分别对疲劳寿命进行概率分布拟合，经比较得出两参数威布尔分布能更好地拟合上下层布式钢纤维混凝土的疲劳寿命；并采用两种分布拟合出的疲劳寿命分别回归出了上下层布式钢纤维混凝土的疲劳方程。     

玄武岩纤维增强再生混凝土正交试验与强度预测

对影响玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRRC)强度的水胶比、再生粗骨料替代率、玄武岩纤维掺量和玄武岩纤维长度4因素进行了四因素三水平正交试验设计,研究了4种因素对BFRRC强度的影响规律,利用卷积神经网络对BFRRC的强度发展进行了预测研究。结果表明:水胶比越低,相应的混凝土强度越高;随着再生粗骨料替代率的增加,再生混凝土抗压与抗折强度先降低后提高;掺入玄武岩纤维后,再生混凝土的抗折强度明显提高,而抗压强度则随纤维掺量的增加先提高后降低;综合BFRRC强度的影响因素与再生骨料的循环经济要求,确定其最优配比为A_1B_3C_3D_3;建立了卷积神经网络BFRRC强度预测模型,预测结果与实测值十分接近,可以作为BFRRC配合比设计的参考。     

加载频率对纤维沥青混凝土疲劳性能的影响

以现象学法为基础,结合损伤力学原理,提出了纤维沥青混凝土疲劳破坏准则.通过不同频率、应力水平纤维沥青混凝土劈裂疲劳试验,研究了加载频率对沥青混凝土疲劳性能的影响,建立了不同频率下沥青混凝土疲劳寿命计算模型.试验研究和理论分析表明:疲劳加载频率越低,沥青混凝土疲劳寿命对应力水平的变化就越敏感,低速、重载交通是造成沥青混凝土疲劳破坏的重要原因.     

等幅循环荷载下水工混凝土疲劳寿命分析

通过水工混凝土在承受等幅循环轴向压应力下的疲劳试验得到了大量的疲劳寿命数据 ,并分析了疲劳寿命的分布规律 .结果表明 ,在工程实际中 ,疲劳寿命既服从三参数威布尔分布又服从对数正态分布 ,但以三参数威布尔公布更佳 .同时给出了不同存活率下水工混凝土的S N曲线方程     

冻融损伤混凝土的弯曲疲劳寿命可靠性分析

为了研究冻融损伤效应对混凝土弯曲疲劳寿命的影响,通过三点弯曲疲劳试验研究经快速冻融法水冻至不同损伤程度的混凝土小梁疲劳寿命;并用两参数威布尔分布函数对弯曲疲劳寿命试验数据进行拟合和检验;对混凝土弯曲疲劳寿命的可靠性进行分析并建立具有不同可靠性概率的P-S-N曲线.研究结果表明:混凝土的静弯曲强度、疲劳强度和疲劳寿命都随着冻融循环(FTC)次数的增加而急剧减小.K-S检验结果表明:混凝土弯曲疲劳寿命能很好地服从威布尔分布;利用矩估计法获得的威布尔分布参数的混凝土弯曲疲劳寿命的分散性随应力水平的增大而减小,随冻融作用次数的增加而增加.可靠性分析结果表明:混凝土弯曲疲劳寿命的可靠性概率随着冻融次数的增加而有所降低,对混凝土弯曲疲劳寿命(强度)进行设计和验算时应适当增大受冻融损伤混凝土的可靠性概率(安全系数).     

贫混凝土基层疲劳特性研究

贫混凝土用于路面基层时,由于受到荷载应力和温度应力的反复作用,需研究其疲劳特性.通过分析室内小梁弯拉疲劳试验结果,得出贫混凝土的疲劳寿命服从双参数威布尔分布,据此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程.通过对比,得出贫混凝土的疲劳性能优于其他常用半刚性基层材料.利用得出的疲劳方程,建立贫混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数,以及作为沥青路面基层时,进行层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数.     

等幅循环荷载下水下工混凝土疲劳寿命分析

通过水工混凝土在承受等幅循环轴向压应力下的疲劳试验得到了大量的疲劳寿命数据,并分析了疲劳寿命的分布规律,结果表明,在工程实际中,疲劳寿命既服从三参数威布尔分布又服从对数正态分布,但以三参数威布尔分布更佳,。同时给出了不同存活率下水工混凝土的S－N曲线方程。     

贫混凝土疲劳方程的建立及其应用研究

贫混凝土用于水泥混凝土路面或沥青混凝土路面基层时,和面层一起受到荷载应力和温度应力的反复作用,路面应力分析和结构设计时应考虑其疲劳性能.在室内贫混凝土小梁弯拉疲劳试验的基础上,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出其疲劳寿命服从双参数威布尔分布,据此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程.根据此疲劳方程,得出贫混凝土的疲劳性能优于其他常用半刚性基层材料,并建立了贫混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数,以及作为沥青路面基层层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数.     

废弃纤维再生混凝土受压徐变及预测模型

为研究再生粗骨料替代率、废弃纤维体积掺入量对废弃纤维再生混凝土受压徐变破坏时间、徐变变形和徐变度的影响规律,对普通混凝土、再生混凝土和废弃纤维再生混凝土试件在实验室条件下进行了85%、90%和95%应力水平的徐变试验。试验结果表明：随着再生粗骨料替代率的增加,徐变破坏的时间缩短、徐变变形及徐变度增大;随着废弃纤维体积掺入量的增加,徐变变形及徐变度减小,徐变破坏时间增加。废弃纤维的加入能有效缓解再生混凝土受压徐变的破坏程度。在考虑再生粗骨料替代率及废弃纤维体积掺入量的基础上,对ACI209R徐变预测模型进行修正,模型预测结果与试验值吻合较好。     

低温冰冻条件下聚丙烯纤维网混凝土疲劳性能试验研究

在实验室内,利用液压伺服疲劳试验机,对水泥混凝土试件,采取三分点加载法,研究在常温、冻融循环后和-40℃冰冻状态下,两种纤维掺入量（0.9kg／m^3、1.8kg／m^3）的聚丙烯纤维网混凝土和0掺入量的基准混凝土疲劳性能。试验表明纤维掺入量为0.9kg／m^3的混凝土性价比较高。     

钢筋高应变低周疲劳寿命的统计分析

对轧后淬火、自回火（QST）HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性,采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法,对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明,在所采用的概率函数中,t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性,正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性,威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。     

矿渣聚丙烯纤维混凝土抗弯疲劳性能

为了研究聚丙烯纤维和磨细粒化高炉矿渣（GGBFS）在不同应力水平和频率下对混凝土抗弯疲劳性能的影响,将4个配比的聚丙烯纤维和5个配比的矿渣分别掺入混凝土中,当应力水平为0.49、0.59、0.69,频率为20 Hz时以及应力水平为0.59,频率为30、40、50、60 Hz时测试抗弯疲劳极限强度和疲劳寿命.研究表明：累积抗弯疲劳强度能够更准确地评价混凝土抗弯疲劳性能;聚丙烯纤维可以提高混凝土累积抗弯疲劳强度和抗疲劳寿命;矿渣及其水化物使得混凝土结构密实,改善了界面过渡区（ITZ）的结构,可以提高混凝土抗弯疲劳性能;抗弯疲劳性能随着应力水平提高而下降,S N数学模型可以用于预测20 Hz频率动疲劳荷载下的矿渣聚丙烯纤维混凝土工程寿命;在一定的应力水平下,测试频率越高,抗弯疲劳性能越差,f N数学模型可以用于预测变频率动疲劳荷载下的矿渣聚丙烯纤维混凝土工程寿命.     

混凝土剩余抗压疲劳强度衰减模型试验研究

为了研究混凝土剩余抗压疲劳强度衰减的规律,对63个尺寸为150 mm×150 mm×300 mm、强度为C30的混凝土棱柱体试件进行了抗压疲劳剩余强度试验;利用相关系数优化法进行了混凝土抗压疲劳剩余强度和疲劳寿命概率模型的参数拟合,得到混凝土抗压疲劳剩余强度和疲劳寿命的概率模型;引入材料疲劳剩余强度衰减模型,结合概率统计及可靠度理论推导出混凝土受压疲劳的P-R-N曲线。利用推出的P-R-N曲线可以对不同应力水平条件下经过不同疲劳加载次数后混凝土的剩余抗压强度进行预测,并能给出相应的可靠度。     

玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的断裂性能

为探讨玄武岩纤维混凝土(BFRC)的断裂性能,采用《水工混凝土断裂试验规程》的三点弯曲梁法,制作缝高比为0.4的不同纤维长度及掺量的混凝土试件,利用MTS试验机对试件进行加载试验,得到玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的试验结果,并对P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度及断裂能等断裂参数进行分析,结果表明：掺入玄武岩纤维后,试件的断裂性能得到了提升,纤维掺量越多,纤维长度越长,P-CMOD曲线的下降段越饱满;纤维长度为18 mm、掺量为1.5%的试件起裂韧度及失稳断裂韧度的提升最为明显;纤维长度为12 mm、掺量为1.5%的试件断裂能最大。     

耐热钢概率疲劳损伤新参数研究

结合火电厂耐热钢在运行过程中发生疲劳损伤失效问题,提出一个概率疲劳损伤服从三参数威布尔分时的形状参数m、尺度参度α和位置参数N0确定的新方法,由于用解析法计算分布参数的复杂性以及用图解法（也称概率纸法）估计时的精度较低等原因,从而使三参数威布尔分布在概率疲劳损伤分析中的应用受到一定限制。本论述了一种利用图解法与优化法相结合的方法求解其三个分布参数,用它对几种耐热钢疲劳试验的寿命数据进行了三参数威布尔分布拟合,其结构是相当好的,表明提出的确定威布尔分布三参数新方法简捷实用。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳试验

对带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳性能做了初步研究.通过4根混凝土梁的疲劳试验,对比了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的疲劳破坏形态、疲劳寿命、挠度和应变发展等力学性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平对试件疲劳性能的影响.试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与非预应力芳纶纤维布加固的基准梁相比,其疲劳寿命提高了33%～74%;加固梁的疲劳破坏源于受拉纵筋的疲劳破坏,纤维布的疲劳性能优于钢筋的疲劳性能.在试验研究基础上,建立了预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳寿命计算公式.     

沥青混合料拉伸疲劳试验下疲劳损伤特性研究

利用MTS810型电液伺服试验系统对沥青混凝土小梁试件在低温下进行了常应变的等应变率加载模式的拉伸疲劳试验.试验时按三角波形加载,并考虑了不同拉伸应变水平.由试验结果得到了不同应变水平下的沥青混合料峰值拉伸应力值并计算了每个循环内的耗散能.由疲劳试验结果结合能量原理提出了一种考虑拉伸应变水平的疲劳损伤模型.