活性粉末混凝土疲勞性能及其構(gòu)件疲勞驗(yàn)算方法研究.pdf

1、活性粉術(shù)混凝土(Reactive Powder Concrete，簡稱為RPC)作為一種新型混凝土材料，與常規(guī)混凝土相比，具有超高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性等特點(diǎn)，若將RPC用于工程實(shí)際中，可以很好地改善結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐疲勞性能。但目前國內(nèi)外對其疲勞性能、損傷演化機(jī)理和構(gòu)件疲勞驗(yàn)算方法等方面的研究還幾乎是空白，鑒于此，本文在開展試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對這些內(nèi)容進(jìn)行了研究。主要工作如下： 1.進(jìn)行了RPC試件的靜載試驗(yàn)和等幅循環(huán)荷載試驗(yàn)，觀

2、查了試件的破壞模式和宏觀裂紋的發(fā)展演變情況，測量了循環(huán)加載下試件變形隨循環(huán)次數(shù)的發(fā)展及試件疲勞壽命隨應(yīng)力水平的變化；對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出了RPC疲勞變形、應(yīng)變演化率和疲勞模量的發(fā)展規(guī)律，并給出了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式。 2.通過對RPC的疲勞壽命進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，證明了RPC的疲勞壽命服從兩參數(shù)的威布爾分布；給出了可用于確定等幅荷載下RPC疲勞壽命的S-N曲線和考慮存活率的p-S-N曲線及曲線方程：通過方程得到了RPC的疲勞強(qiáng)度，并與普

3、通混凝土、纖維混凝土和高強(qiáng)混凝土進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度的比較，結(jié)果說明RPC有優(yōu)越的抗疲勞性能。 3.由斷裂力學(xué)的能量釋放理論出發(fā)，分析了RPC的疲勞內(nèi)部損傷機(jī)理，對試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象和獲得的規(guī)律作出了合理的解釋；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合疲勞試驗(yàn)結(jié)果，以殘余應(yīng)變的變化來定義損傷變量，給出了RPC的疲勞損傷演變曲線。 4.利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法給出了描述RPC疲勞損傷演變規(guī)律的數(shù)學(xué)模型；通過嚴(yán)格的推導(dǎo)，將該模型推廣到兩級和多級變幅疲勞加載情

4、況下，利用該模型，結(jié)合S-N曲線，可進(jìn)行RPC的疲勞損傷和剩余壽命的計(jì)算；結(jié)合多軸靜載作用下RPC的破壞準(zhǔn)則，還給出了將該模型用于多軸疲勞損傷計(jì)算的方法。 5.為了便于工程應(yīng)用，提出了預(yù)應(yīng)力RPC受彎構(gòu)件正截面和斜截面的疲勞驗(yàn)算方法，確定了構(gòu)件中RPC和鋼筋的疲勞強(qiáng)度容許值；用文中給出的方法對24m鐵路預(yù)應(yīng)力RPC簡支T形梁進(jìn)行了疲勞驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果表明，本文的驗(yàn)算方法可用于RPC結(jié)構(gòu)的工程驗(yàn)算與疲勞設(shè)計(jì)，并為制定相關(guān)規(guī)范提供了依