混凝土疲勞剩余強度試驗及理論研究.pdf

1、在實際工程中許多混凝土結構除受靜力荷載作用外，還受到重復荷載作用，這使得混凝土結構的疲勞破壞成為了一個被廣泛關注的問題。而混凝土結構的疲勞破壞主要是因為混凝土材料內部產生損傷導致其強度下降，所以了解混凝土在疲勞荷載作用下剩余強度的變化規(guī)律具有很重要的實際意義。本文結合國家自然科學基金項目——混凝土多軸變幅疲勞破壞準則(50078010)對不同側壓等級下混凝土的統(tǒng)一S-N曲線進行了研究。 1.進行了變截面棱柱體和立方體混凝土試件的

2、疲勞剩余抗拉強度試驗。試驗結果表明，用先對試件疲勞一定次數(shù)，再側定其靜載強度的方法，能夠較好的揭示混凝土疲勞剩余強度的衰減規(guī)律。由根據(jù)試驗結果繪出的P-R-N曲線(其中P為失效概率，R為剩余強度，N為疲勞次數(shù))可以看出，混凝土剩余強度的衰減有著很明顯的“突然死亡”的特點。 2.利用可靠性理論對混凝土疲勞過程中的剩余強度進行研究，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度衰減的同時給出相應的保證率

3、。基于實效概率P=0.50時的P-R-N曲線可以對混凝土多級變幅疲勞剩余壽命進行預測，預測結果的精度好于Miner準則。 3.無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)之間符合半對數(shù)關系，而剩余割線模量與剩余強度的平方根之間有較好的線性關系。 4.利用疲勞過程中試件的最大應變定義的損傷變量，物理意義明確，測量方便。損傷變量和抗壓剩余強度、抗拉剩余強度之間有很好的線性關系，

4、而剩余強度衰減規(guī)律與損傷發(fā)展規(guī)律十分相似，這表明剩余強度的衰減是由于混凝土內部的損傷引起的。 5.進行了定側壓下混凝土雙軸抗壓疲勞剩余強度試驗，綜合單軸及一向有側壓混凝土抗壓疲勞剩余強度試驗結果，提出了同時考慮側壓應力比和疲勞荷載最大應力水平的統(tǒng)一公式。將公式用于對混凝土疲勞剩余壽命的預測，預測結果較為準確。 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數(shù)據(jù)的基礎上，繪出了綜合考慮側壓應力水平的統(tǒng)一S-N曲線；

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