混凝土疲勞剩余強(qiáng)度試驗(yàn)及理論研究.pdf

1、在實(shí)際工程中許多混凝土結(jié)構(gòu)除受靜力荷載作用外，還受到重復(fù)荷載作用，這使得混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞破壞成為了一個(gè)被廣泛關(guān)注的問題。而混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞破壞主要是因?yàn)榛炷敛牧蟽?nèi)部產(chǎn)生損傷導(dǎo)致其強(qiáng)度下降，所以了解混凝土在疲勞荷載作用下剩余強(qiáng)度的變化規(guī)律具有很重要的實(shí)際意義。本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——混凝土多軸變幅疲勞破壞準(zhǔn)則(50078010)對(duì)不同側(cè)壓等級(jí)下混凝土的統(tǒng)一S-N曲線進(jìn)行了研究。 1.進(jìn)行了變截面棱柱體和立方體混凝土試件的

2、疲勞剩余抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，用先對(duì)試件疲勞一定次數(shù)，再側(cè)定其靜載強(qiáng)度的方法，能夠較好的揭示混凝土疲勞剩余強(qiáng)度的衰減規(guī)律。由根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪出的P-R-N曲線(其中P為失效概率，R為剩余強(qiáng)度，N為疲勞次數(shù))可以看出，混凝土剩余強(qiáng)度的衰減有著很明顯的“突然死亡”的特點(diǎn)。 2.利用可靠性理論對(duì)混凝土疲勞過程中的剩余強(qiáng)度進(jìn)行研究，得到了混凝土抗壓和抗拉疲勞的P-R-N曲線。P-R-N曲線能在表示出剩余強(qiáng)度衰減的同時(shí)給出相應(yīng)的保證率

3、?；趯?shí)效概率P=0.50時(shí)的P-R-N曲線可以對(duì)混凝土多級(jí)變幅疲勞剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果的精度好于Miner準(zhǔn)則。 3.無(wú)論是混凝土的抗壓割線模量還是抗拉割線模量都隨著疲勞次數(shù)的增加而衰減，剩余割線模量與疲勞次數(shù)之間符合半對(duì)數(shù)關(guān)系，而剩余割線模量與剩余強(qiáng)度的平方根之間有較好的線性關(guān)系。 4.利用疲勞過程中試件的最大應(yīng)變定義的損傷變量，物理意義明確，測(cè)量方便。損傷變量和抗壓剩余強(qiáng)度、抗拉剩余強(qiáng)度之間有很好的線性關(guān)系，

4、而剩余強(qiáng)度衰減規(guī)律與損傷發(fā)展規(guī)律十分相似，這表明剩余強(qiáng)度的衰減是由于混凝土內(nèi)部的損傷引起的。 5.進(jìn)行了定側(cè)壓下混凝土雙軸抗壓疲勞剩余強(qiáng)度試驗(yàn)，綜合單軸及一向有側(cè)壓混凝土抗壓疲勞剩余強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，提出了同時(shí)考慮側(cè)壓應(yīng)力比和疲勞荷載最大應(yīng)力水平的統(tǒng)一公式。將公式用于對(duì)混凝土疲勞剩余壽命的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確。 6.在大量的混凝土單軸、雙軸和三軸抗壓及抗拉壓疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，繪出了綜合考慮側(cè)壓應(yīng)力水平的統(tǒng)一S-N曲線；

5、以S-N曲線為基礎(chǔ)可以計(jì)算混凝土多軸受壓疲勞強(qiáng)度，對(duì)規(guī)范給出的疲勞強(qiáng)度折減系數(shù)進(jìn)行了修正。以水泥混凝土路面和混凝土海洋平臺(tái)腿柱設(shè)計(jì)過程中的疲勞驗(yàn)算為例，將混凝土多軸變幅疲勞破壞準(zhǔn)則用于實(shí)際工程的計(jì)算中，效果良好。 7.基于邊界面概念和連續(xù)體損傷力學(xué)理論，將混凝土看作是損傷各向異性材料，建立了混凝土單軸拉、單軸壓以及定側(cè)壓雙軸壓疲勞剩余強(qiáng)度衰減模型。模型中損傷模量表達(dá)式中的D并非如單調(diào)加載和低周疲勞加載那樣為—常數(shù)，給出了D隨剩余