锈蚀钢筋疲劳后静力力学性能试验研究

通过对疲劳试验后的锈蚀钢筋混凝土梁中锈蚀钢筋的静力拉伸试验,获取相应锈蚀钢筋的力学性能参数,经分析得到钢筋锈蚀率与疲劳寿命和名义屈服强度之间的定性关系以及钢筋静力力学性能随疲劳应力幅和锈蚀率的变化规律。     

锈坑尺寸变化对钢板应力集中及疲劳寿命的影响

讨论了3种不同环境下腐蚀钢板表面形貌特征,通过假设锈蚀坑的近似几何尺寸,利用ANSYS及n Code Design Life软件,分析锈坑尺寸变化对钢板应力集中系数及疲劳寿命的影响规律。结果表明,随着锈坑深径比和宽长比的增大,应力集中系数逐渐增大且疲劳寿命逐渐减小并趋于稳定;基于深径比及宽长比的半椭球体锈坑应力集中系数计算模型,得出锈坑深度相对于半径对疲劳寿命影响逐渐增大,锈坑宽度相对于长度对疲劳寿命影响逐渐增大的基本规律。     

钢筋蚀坑对其疲劳断裂特性的影响

基于降载勾线法,对人工钻孔模拟蚀坑的3根HPB300钢筋试件开展了疲劳裂纹扩展试验,并结合FRANC3D软件对钢筋疲劳裂纹扩展规律进行了数值分析.在此基础上,以不同应力幅值对12种尺寸的半椭圆形蚀坑钢筋模型的裂纹扩展过程进行了数值分析.结果表明:钢筋裂纹扩展速率前期缓慢增长,后期迅速增大;初始裂纹深度较大的钢筋疲劳寿命明显缩短;初始裂纹深宽比越大的钢筋疲劳寿命越短;应力幅值增大会使缺陷钢筋疲劳寿命缩短,并且初始裂纹深宽比越大的钢筋,其后期裂纹扩展速率增长越快,疲劳寿命缩短越明显.     

锈蚀钢筋轴向拉伸疲劳试验研究

采用通电加速锈蚀的方法获取锈蚀钢筋,并从中选取17根锈蚀率不同的钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验,以研究应力幅与锈蚀率对钢筋疲劳寿命以及疲劳锈损后力学性能的影响.钢筋试件按近似平均锈蚀率0%,3%,6%,9%,12%,15%设计.结果表明:实测锈蚀率为3.87%,6.78%,9.47%,12.32%,15.35%的钢筋疲劳寿命较未锈蚀钢筋疲劳寿命分别降低了51.26%,60.84%,65.82%,71.04%,79.22%;应力幅200MPa时,应力比为0.24,0.34钢筋的疲劳寿命分别较应力比为0.10时降低了8.6%,13.6%;钢筋的疲劳寿命近似按指数规律衰减.     

自然锈蚀钢筋的疲劳试验

为科学预测并适当延长既有服役混凝土桥梁的使用寿命,在考虑锈蚀率和应力幅值影响的基础上,对在服役老化混凝土构件中截取的25根锈蚀钢筋试件进行了轴向拉伸疲劳试验.经统计回归分析,建立了考虑锈蚀率影响的轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳曲线方程,探讨了轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳寿命的退化规律,给出了50％保证率不同预期疲劳寿命下轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值,并与轻度、中度加速锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值进行了对比.结果表明:轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋的应力幅值与疲劳寿命均呈对数线性关系,但疲劳寿命急剧下降,且应力幅值越大其降低幅度越大.     

Q345qD对接焊缝疲劳性能及断裂机理试验研究

为了对钢桥焊接细节进行疲劳寿命评估,分别采用标准圆棒试件和沙漏型光滑试件进行静力拉伸试验和成组轴向拉伸疲劳试验,引入存活率和置信度得到了具有概率水平保证的安全疲劳寿命曲线,并针对焊接接头疲劳寿命离散性较大的现象,进行微观层面的硬度测试和疲劳断口电镜扫描试验,研究焊缝试件过早萌生疲劳裂纹的微观机理。试验结果表明:Q345qD对接焊缝的疲劳性能较好,随应力水平下降疲劳寿命显著提高,并给出了寿命随应力水平变化的拟合式;本批次Q345qD对接焊缝疲劳强度远远超过相同构造的规范取值,持久疲劳极限在S_(max)=260 MPa附近;焊接热输入对焊缝组织有较大影响,热影响区硬度波动明显,组织不均匀和焊接缺陷是导致低应力水平过早疲劳断裂的主要原因。     

基于“骨点”应力法的GH4169合金缺口平板试样蠕变寿命预测

基于“骨点”应力法，对镍基高温合金GH4169缺口平板试样在650℃下的蠕变过程进行模拟，发现在缺口最小横截面内出现明显“骨点”，同时进行寿命预测，预测寿命与试验结果吻合良好。通过有限元模拟探究缺口平板试样的几何尺寸对蠕变寿命的影响，结果表明试样厚度对缺口平板试样的蠕变寿命影响很小，所研究缺口半径和缺口深度范围内缺口平板试样均呈现缺口强化现象，且蠕变寿命随着理论应力集中系数的增大而逐渐增大。相关研究可为工程应用中的结构件的设计做出参考。     

用PLSSM法预测管节点疲劳裂纹的形成寿命

本文针对焊接构件疲劳破坏首先发生在应力集中,且力学与材性并非确定常数的局部缺陷区域这一特点,运用概率局部应力—应变法(PLSSM)对焊趾附近的理论应力集中系数和缺口效应进行了计算。在考虑残余拉应力影响下,通过计算机模拟程序计算表明,该法得出的疲劳裂纹形成寿命与试验值吻合较好。     

基于缺口应力法的薄板焊接接头疲劳性能评估

为验证缺口应力法在板厚小于5 mm的薄板焊接接头疲劳评估的适用性,开展了Q345qD薄板焊接接头疲劳性能试验,获得了薄板焊接接头疲劳试验数据,结合有限元分析计算的焊接接头缺口应力集中系数,绘制了缺口应力疲劳寿命曲线,确定了薄板焊接接头疲劳曲线斜度值和疲劳等级值,与已有研究成果进行比较,发现Q345qD薄板焊接接头具有更高的疲劳曲线斜度值和疲劳等级值,研究结果可供实际工程中疲劳性能评估做参考。     

400MPa级细晶高强钢筋的疲劳S-N曲线研究

主要研究了400 MPa级细晶高强钢筋的疲劳性能.分别对规格为16 mm和25 mm的钢筋做了轴向疲劳试验,设定应力比为0.2,疲劳循环次数达到107时为疲劳极限,得出相应的S-N曲线,以及疲劳寿命方程。并分析了影响细晶高强钢筋疲劳寿命的主要因素。     

基于连续介质损伤力学的坑蚀钢筋高周疲劳寿命与损伤分析

以实测HRB400钢筋的疲劳损伤模型参数为基础,结合加速锈蚀钢筋蚀坑形貌和疲劳试验结果,通过二次开发在Abaqus平台上实现了坑蚀钢筋高周疲劳寿命预测和损伤过程分析.结果表明:坑蚀钢筋高周疲劳寿命预测结果与试验值吻合较好;坑蚀钢筋蚀坑处存在应力集中,疲劳损伤主要集中在蚀坑底部附近,疲劳前期和中期损伤发展缓慢,疲劳后期疲劳损伤迅速累积;坑蚀钢筋弹性模量随循环加载次数的增加而降低;坑蚀钢筋蚀坑底部的应力在疲劳后期迅速降至较低值,并向周边转移,应力重新分布.     

基于三维Copula函数的蚀坑预测模型

通过盐雾腐蚀试验研究了钢绞线在不同应力幅作用下的腐蚀规律,并且观测了钢绞线的腐蚀形态.从概率角度出发,得到了钢绞线蚀坑长度、宽度和深度的独立分布形式,然后基于三维Copula函数得到三者之间的联合分布规律,提出了三维蚀坑预测模型,并通过显著性检验对该模型进行了验证.结果 表明:Clayton Copula函数对于模拟蚀坑三维联合分布具有较高的精度;蚀坑使得钢绞线的抗拉强度和延伸率急剧下降,是钢绞线疲劳寿命下降的主要原因;三维蚀坑预测模型的提出,可以为预测钢绞线的腐蚀疲劳寿命提供参考.     

锈蚀钢纤维力学性能及极限拉伸荷载计算方法

采用干湿循环法将钢纤维进行加速锈蚀,在分析其表观锈蚀特征的基础上,通过轴向拉伸试验和有限元分析研究了锈蚀程度对其力学性能退化的影响.结果表明:干湿循环处理后钢纤维表面出现了较多的锈坑,截面损失和锈坑处应力集中使其力学性能退化,而应力集中程度又取决于锈坑深度、宽度和钢纤维直径.建立了考虑锈坑深度、宽度和钢纤维直径影响的锈蚀钢纤维极限拉伸荷载退化模型,经试验验证,该模型也适用于计算锈蚀钢筋的极限拉伸荷载.     

Beitrag zur Optimierung von Hängeranschlüssen stählerner Stabbogenbrücken

Optimisation of hanger connections for steel tied arch bridges. Hangers in tied arch bridges are subjected to varying strains due to traffic loads. This can be dangerous in terms of fatigue failure, depending on stress magnitude and number of stress cycles. In this respect, the connections of the hanger bars to the arch and lower chord should be considered as critical, because alterations in the geometry and notch effects of connecting welds cause non‐uniform stress conditions. The maximum stress peak at the notch tip is determined by the depth of the notch and the notch tip sharpness. In order to provide sufficient security against fatigue failure it is necessary to minimise stress peaks that cause cracks and to ensure homogeneous stress distribution within the whole element. With the help of parameter‐based shape optimisation and subsequent topology adaptation the aim is to reduce the danger of fatigue failure. For the connection detail developed under these aspects, the notch effect – expressed by the stress concentration factor – is determined. Finally an analytic formula for K_f is developed to enable the application of the notch stress concept for hanger connections.     

Über die Anpassung eines fortschrittlichen Stützwirkungsansatzes für das Kerbspannungskonzept

On the calibration of an advanced support approach for the effective notch stress concept – applying an implicit gradient approach as replacement for the notch rounding in the fatigue life assessment of welded joints. The proof of fatigue life for welded structures according to the notch stress concept requires the calculation of stresses on a geometry with rounded notches in the weld toe and the weld root. The roundings prevent singularities in stress calculation as well as simulate notch sensitivity. In this paper an advanced method for modelling the micro support theory without rounded notches, is presented.     

关于钢桥纵横梁接连处维护加强效果的研究

进行了钢桥纵横梁接连处维护加强效果的研究,研究表明直角缺口与圆形缺口的应力比为2.01,采用圆形缺口的疲劳寿命为直角缺口的7倍~8倍,采用Upper flange splice加强对延长疲劳寿命效果最为突出。     

玻璃纤维增强聚合物锚杆承载特征现场试验

锚杆支护方法在岩体加固工程中应用广泛，锚杆作为支护结构的核心应具有足够的安全度和耐久性。由于钢材易腐蚀，钢锚杆的耐久性受到质疑。玻璃纤维增强聚合物锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料，具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，用其代替传统钢筋用于边坡加固可以较好地解决锚杆耐久性问题。现场试验采用千斤顶施加拉拔荷载，用锚杆应力计和分布式光纤BOTDR技术测量锚杆应力，研究不同荷载条件下玻璃纤维增强聚合物锚杆的承载力特征及分布规律，为玻璃纤维增强聚合物锚杆用于永久加固工程的可行性研究提供基础资料。     

基于半圆弯拉试验的煤样抗拉及断裂性能研究

 为研究准静态加载条件下煤的抗拉及断裂性能,采用巴西圆盘劈裂法和半圆弯拉法对煤样进行抗拉性能对比测试;并开展不同切缝深度的半圆弯拉煤样断裂性能测试分析,探讨平面应变断裂韧度KIC和J积分断裂韧度对评价煤的断裂性能的适用性,研究切缝深度对半圆弯拉煤样的2种断裂韧度测定结果的影响;并结合受载过程中煤样表面应变监测和破坏后试样的工业CT扫描图像分别对煤样受载变形特征和破坏后裂纹展布规律进行分析。研究表明：半圆弯拉试验更适于测定煤的抗拉强度;当量纲一化的切缝深度 = 0.28时半圆弯拉煤样平面应变断裂韧度KIC离散度最小;煤样的J积分断裂韧度离散度更小,且更适用于评价煤的断裂性能。