旧水泥混凝土路面沥青加铺层疲劳断裂分析

在道路的使用过程中,沥青加铺层一直经历着交通荷载及温度变化的循环作用,沥青加铺层结构中的裂缝扩展呈现为疲劳断裂特征.沥青加铺层的使用寿命（从开始承载直至破坏所经历的车辆荷载及温度循环次数或作用时间）可分为疲劳裂缝形成寿命和疲劳裂缝扩展寿命两部分.疲劳裂缝形成寿命为由微观缺陷发展到宏观可检裂缝所对应的寿命,目前仍由传统疲劳理论的方法确定;而疲劳裂缝扩展寿命则为由宏观可检裂缝扩展到临界裂缝而发生破坏这段区间的寿命,用疲劳断裂力学方法确定.论文着重对沥青混合料与沥青路面的疲劳断裂进行分析.     

焊接空间网架结构全寿命期风致疲劳分析

针对焊接空间网架结构在服役期内,随使用年限增加而导致结构刚度逐渐降低,加剧结构风致疲劳损伤,提出对结构进行全寿命期风致疲劳分析,以研究结构整个服役期风致抗疲劳性能,保证结构使用安全。通过分析焊接节点与杆件之间连接刚度随裂缝损伤变化的关系,建立网架结构连接刚度可变模型;通过高周疲劳试验,获得节点与杆件之间焊材的应力-寿命(S-N)曲线及疲劳参数;对结构进行风致响应分析,得到结构杆件连接处的应力时程,利用雨流计数法对应力时程进行循环计数,采用Basquin模型的疲劳寿命估算公式和Miner线性累加损伤理论,得到杆件连接处的累积疲劳损伤值和疲劳寿命。以武汉体育中心游泳馆屋顶网架结构为背景,分析了该结构在无焊接缺陷、有10%的焊接缺陷随机分布和最不利分布三种工况下的100年使用期内,随服役期增加、结构刚度不断降低时的所有杆件疲劳损伤程度。结果表明：网架结构在服役早期,杆件连接处就出现了疲劳损伤和连接刚度降低,随使用年限增加,结构连接刚度进一步降低,疲劳损伤程度也不断加剧,发生连接疲劳破坏的杆件数量大幅增加;特别是有焊接初始缺陷时,结构刚度降低更快,发生连接疲劳破坏的杆件数量更多;即使在良态风环境下,也有杆件连接处发生了疲劳破坏。     

土木工程结构设计中结构断裂和疲劳理论

在结构设计时,关于构件的断裂和疲劳是考虑的关键点,在实际工程中构件多数是在交变应力作用下工作,发生疲劳破坏的,因此疲劳分析在结构工程设计中占有重要的地位,对于结构设计寿命的影响是至关重要的。由于结构设计时没有充分考虑疲劳与断裂在结构构件中的影响,导致出现工程事故的比比皆是。疲劳和断裂是引起结构和构件失效的主要原因之一。疲劳理论为解决构件设计使用寿命提供了理论基础和计算方法。     

某露天空间三层钢桁架结构合理温度区段长度值研究

合理确定露天空间三层钢桁架结构温度区段长度值至关重要。以山西晋北某地区露天管道栈桥桁架结构为研究对象,在现场外观普查和杆件温度应力监测的基础上,选取当地月平均气温和日气温温差对该结构重点进行"结构自重"和"结构自重+温度作用耦合"两种不同工况下的分析。分析结果表明:单独自重工况所产生的最不利杆件应力约占材料强度允许值的5.0%;自重和温度耦合工况作用下,杆件应力达到材料强度允许值的26.7%;现场实测杆件温度应力出现内力变号,可能引起焊接节点疲劳破坏;对不同结构长度的钢桁架结构分析,类似空间钢桁架结构温度缝位置的合理确定应考虑其支座混凝土桥台的影响。     

混凝土在等幅重复应力作用下的疲劳强度

本文主要分析讨论了混凝土在等幅重复应力作用下的疲劳破损机理。试验分析表明,混凝土的疲劳损伤和疲劳变形的发展可以分为三个不同的阶段,占疲劳寿命大部分的第二阶段的应变发展几乎为线性变化,进入变形迅速发展的第三阶段时的混凝土纵向总变形与应力历史无关,是一个材料常数,可以作为判断混凝土发生疲劳破坏的准则。分别利用混凝土第一次加载时的最大应变与混凝土裂缝失稳扩展时的纵向总应变之比来表示所施加荷载的最大应力水平及混凝土应变发展第二阶段的应变增长速率,建立了二个估算混凝土等幅疲劳寿命的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

超高延性水泥基复合材料(UHDCC)的疲劳性能试验研究

UHDCC作为一种具有应变硬化和细密裂缝特性的的超高延性纤维混凝土,在长期承受疲劳作用的桥面连续构造上有良好的应用前景。通过6根UHDCC四点弯曲梁的疲劳试验,对UHDCC的疲劳性能进行了研究。试验结果表明:①在疲劳荷载作用下,UHDCC材料具有明显的多缝开裂和延性破坏特征,随着应力水平的上升,裂缝数目也明显增加。②在相同的疲劳应力下,UHDCC材料的疲劳寿命远大于普通混凝土;在200万次疲劳寿命要求下,UHDCC材料的疲劳强度是普通混凝土的3倍以上。     

大跨度桥梁施工质量控制要点分析

正高强度钢筋和混凝土被广泛应用于桥梁工程建设的过程中,为防止砼裂缝问题过早出现,在砼构件和结构承受荷载前对混凝土构件施以一定外力,可有效地减小砼构件产生的构件拉应力。当砼构件处于压应力状态下,构件承受荷载而产生拉应力时,砼原本预压力抵消,这有效限制了混凝土伸长量的产生,从而达到防止裂缝问题过早出现的目的。预应力砼构件具     

焊接工字形截面钢支撑低周疲劳性能试验研究

通过21根铰支焊接工字形截面支撑在6倍试件的受拉屈服位移幅值下的对称循环轴向加载试验,研究了具有不同几何特性的该类支撑构件的低周疲劳和耗能性能。研究发现,支撑翼缘直到断裂的疲劳损伤发展过程可分为可见裂纹萌生,穿透裂纹形成和穿透裂纹扩展3个阶段,并根据试验数据提出了估算支撑构件疲劳寿命和循环耗能能力的经验公式。统计分析表明,裂纹萌生疲劳寿命与弹塑性局部屈曲密切相关,当支撑翼缘的宽厚比越小,支撑的长细比越大时,其裂纹萌生疲劳寿命就越长。试验还表明,低周疲劳性能较优的支撑构件亦具有较高的耗能能力。为了防止框架-中心支撑结构中的支撑构件在强震下过早发生断裂破坏,在实际设计中除要限制板件的宽厚比之外,还应适当放宽现行规范对支撑构件长细比的限制。     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。     

疲劳裂缝扩展规律及随机荷载作用下的计算机模拟

本文从疲劳裂缝扩展规律和荷载的随机性两个方面来研究钢结构疲劳问题。依据16Mn钢母材、焊缝、熔合线和热影响区等部位裂缝扩展速率的测定结果,建立了门槛值和扩展速率公式,并用它来分析钢结构的疲劳性能。 经统计分析建立疲劳荷载的概率模型,并用统计模拟法(Monte-Carlo法)产生相应伪随机荷载序列。在随机加载试验的基础上,建立考虑高、低应力相互作用的裂缝扩展物理模型和计算公式,提出了计算随机疲劳寿命的程序。 为简化计算,对焊接结构,本文从裂缝扩展门槛值得出截止应力,并从断裂分析导出了随机荷载的等效常应力幅公式。这样便可先按常幅条件计算疲劳寿命,然后再考虑非线性累积损伤的影响,计算值与试验结果相吻合,故可供工程设计应用。     

铸钢节点对接焊缝有效缺口应力分析

为了研究铸钢节点对接焊缝的疲劳性能和寿命评估方法,对一种常用的铸钢热轧钢对接焊缝试件进行了疲劳试验研究,得到了刚度、位移与疲劳寿命阶段之间的关系。根据疲劳试验现象和断面的电镜扫描结果,提出了该类试件的疲劳失效机理。此外,采用有效缺口应力法预测了铸钢节点对接焊缝的疲劳寿命,并在考虑了平均应力和焊接残余应力的前提下,提出了改进的有效缺口应力法,分别将预测结果与实测疲劳寿命进行了对比。研究结果表明:铸钢节点对接焊缝的疲劳过程可分为稳定阶段和断裂阶段。稳定阶段占总寿命比例≥80%,断裂阶段≤20%。有效缺口应力法能在一定程度预测疲劳寿命的变化趋势,但结果偏危险,改进的有效缺口应力法能提供较安全的预测结果。     

结构概率极限状态设计法的进展——国际标准《结构可靠性总原则》(1996)综述(四)

九、疲劳计算模型这一部分的内容在国际标准中是新增加的.(一)一般概念承受反复荷载的结构,在荷载水平远低于正常失效荷载时就有可能发生疲劳失效.如果疲劳失效是由裂缝扩展引起,则其失效过程可分为三个阶段:(1)初始阶段:裂缝形成;(2)发展阶段:在每一荷载循环周期均发生稳定的裂缝扩展;(3)失效阶段:由于脆性断裂或延性撕裂引起不稳定的裂缝扩展,或由于塑性变形导致截面缩小而破坏.在裂缝扩展阶段交替出现较大的塑性区,且经较少循环周期后就产生失效,这种机制称为低周疲劳.若塑性区很小,则称为高周疲劳.对疲劳夫效有两种主要的分析方法:(1)S-N     

钢结构的疲劳强度计算

承受重复荷载的结构,有可能出现一种完全不同于丧失结构静力强度的破坏形式。这时结构的最大应力远远小于钢材静力强度(甚至小于钢材屈服点),但在荷载反复作用下,结构某些部位产生了微细裂纹,并随着反复次数的增加逐渐扩展为贯通的裂缝,以至撕裂构件,这种现象称之为疲劳破坏。     

预应力钢筋混凝土工程（一）

预应力钢筋混凝土结构,就是在结构承受外荷载以前,预先用某种方法,使结构内部造成一种应力状态,使其在使用阶段产生拉应力的区域预先受到压应力,这项压应力与承担使用荷载时所产生的拉应力抵消一部分或全部,从而推迟结构出现裂缝的时间和限制裂缝的开展,提高结构的刚度。在同样条件下,它比普通钢筋混凝土构件截面小、重量轻、质量好、材料少、造价低、施工快,是多快好省地进行基本建设的技术措施之一。预应力钢筋混凝土结构目前已广泛地应用于工业、民用、交通运输、水工建筑等方面。例如:工业建筑的屋架、吊车梁、大型屋面板、预应力槽瓦、托架梁等;民用建筑的空心楼板、梁、檩条、平板、挂瓦板等交通运输方面的桥梁、轨枕等;水工建筑的水池、油     

树状柱支撑曲面单层网壳结构受力性能的直接分析法研究

钢结构直接分析法考虑结构稳定性相关因素,能够准确地表征结构真实响应。为此,以树状柱支撑曲面单层网壳结构为研究对象,采用NIDA和SAP2000有限元软件,考虑荷载不对称分布和初始缺陷等因素,通过直接分析法对结构静力性能、稳定性和抗震性能进行研究,并与计算长度法结果对比。结果表明：静力荷载作用下,不同软件采用计算长度法时结果基本相同,NIDA直接分析法(弹性)得到的杆件应力比均值较计算长度法小;材料非线性模拟方法的不同以及忽略杆件初始缺陷,使得采用SAP2000比NIDA非线性屈曲得到的稳定承载力高;多遇地震作用下,计算长度法和直接分析法得到的受压杆件应力比差别较大,压弯构件应力比无显著差异;罕遇地震作用下,采用直接分析法考虑杆件初始缺陷时,结构加载控制点竖向峰值位移比不考虑时的增大0.25%,考虑结构初始缺陷时比无缺陷情况下加载控制点竖向峰值位移增大35.7%。     

循环荷载作用下含缺陷岩石破坏特征试验研究

 采用水泥砂浆材料和充填材料模拟含缺陷岩石,分别对含孔洞、柔性充填物及刚性充填物试样进行低周疲劳试验,观察含缺陷试样的疲劳破坏特征,得出含缺陷试样的轴向不可逆变形阶段性规律,研究不同缺陷对岩石类材料的疲劳寿命、疲劳裂纹萌生及其扩展的影响。试验结果表明：循环荷载作用下含缺陷岩石试样的轴向不可逆变形经历初始变形、等速变形以及加速变形3个阶段;含缺陷试样疲劳裂纹首先在有较大应力集中的缺陷与基体材料界面边缘处萌生及扩展;在相同循环加卸载条件下,预制孔洞直径越大,对应的孔洞试样疲劳寿命越短;刚性充填物试样最容易发生疲劳破坏,孔洞试样次之,柔性充填物试样疲劳寿命最长。     

等幅疲劳荷载作用下超高韧性水泥基复合材料弯曲疲劳寿命试验研究

通过弯曲疲劳试验研究了超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）的弯曲疲劳寿命、疲劳变形以及破坏特征等。试验结果表明：疲劳荷载作用下,UHTCC也会产生多条裂缝,随应力水平降低,裂缝数目减少,使得其变形能力减弱;疲劳破坏后,试件断面可分为3个不同区域,且不同应力水平下,纤维的拔出破坏和拉断破坏比例不同。UHTCC疲劳寿命服从双参数的威布尔分布,根据威布尔参数拟合的S-N双对数方程呈明显的双线性特征,原因是在低周与高周疲劳荷载循环作用下UHTCC中PVA纤维发挥作用的程度有所不同。     

基于损伤-断裂综合法的钢筋混凝土桥梁疲劳寿命分析方法研究

为了保证既有混凝土桥梁使用安全,提出基于损伤-断裂综合法的疲劳寿命评估方法。引入临界损伤度的概念,并通过损伤阶段与断裂阶段名义应力等效原则推导临界损伤度的计算公式,基于线性损伤累积理论及临界损伤度计算了钢筋裂纹萌生的疲劳寿命;基于Pairs公式及等效应力幅公式积分得到钢筋裂纹扩展阶段疲劳寿命,详细介绍了初始裂纹、临界裂纹尺寸计算方法;两者叠加得到结构总的疲劳寿命。根据原始档案资料,运用ANSYS有限元软件建立某桥梁格有限元模型,基于车桥耦合振动程序求得各验算点钢筋动力响应的应力历程,并由雨流计数法得到应力谱,采用损伤-断裂综合法对其进行了疲劳寿命评估。     

浅议砌体结构房屋墙体裂缝原因及防治措施

1砖混结构房屋墙体裂缝产生的主要原因 结构物在实际使用过程中承受两大类荷载,即外荷载和变形荷载（温度、收缩、不均匀沉陷）统称为广义荷载。裂缝的主要成因有三类：由外荷载的直接应力引起的裂缝;由外荷载作用,结构次应力引起的裂缝;由变形变化引起的裂缝。根据工程实践和统计资料,属于由变形变化引起的裂缝约占全部可遇裂缝的80%以...     

预应力混凝土结构简介

由于混凝土结构的抗拉强度低,在钢筋混凝土构件中采用钢筋来帮助混凝土承受拉力。但是,混凝土的极限拉应变很小,超过极限拉应变值,混凝土就要开裂。为避免混凝土结构裂缝过早出现,避免混凝土产生过宽的裂缝,保证结构的耐久性,充分发挥材料的强度,可增大钢筋混凝土构件的截面尺寸,或者增加钢筋用量来控制构件的裂缝和变形。但是,这样做既不经济,又不适用大跨结构和某些特殊高层建筑对结构功能的要求。为了解决这一问题,可采用预应力混凝土结构。