基底刚度影响仰拱混凝土疲劳损伤的试验研究

为探明铁路隧道基底刚度对仰拱混凝土疲劳损伤的影响,研制了一种可变换基底刚度并模拟仰拱力学环境的加载装置,结合MTS疲劳试验机进行了仰拱混凝土疲劳损伤的试验研究,揭示了静动载耦合作用下隧道仰拱混凝土的疲劳损伤机理,构建了引入抗力系数的仰拱混凝土疲劳损伤计算模型,阐明了基底刚度对仰拱混凝土动态应变特征及疲劳损伤的影响程度.结果表明:隧道基底刚度对仰拱混凝土疲劳损伤和累积应变增长影响显著;随着基底刚度的降低,混凝土动应变及损伤值快速增长并发生疲劳破坏;混凝土损伤演化曲线与动应变曲线相似,均具有明显的三阶段变化特征;基于疲劳损伤拟合公式和抗力系数表达式,量化了基底刚度对混凝土疲劳损伤的影响程度;均布弹簧基底有利于混凝土抗疲劳性能的提高,其疲劳寿命约为三点弯折条件下混凝土疲劳寿命的10倍.     

掺粉煤灰再生混凝土疲劳性能试验研究

在室内进行了粉煤灰再生混凝土小梁的弯曲疲劳试验,采用威布尔模型,得到了粉煤灰再生混凝土的疲劳方程,并与普通水泥混凝土以及粉煤灰贫混凝土的疲劳方程做了比较.结果表明,粉煤灰再生混凝土的疲劳性能与普通水泥混凝土相似,特别是在应力水平较低部分基本一致,粉煤灰再生混凝土能够承受行车荷载的重复作用.     

粉煤灰贫混凝土的疲劳性能研究

粉煤灰贫混凝土具有优良的路用性能和经济适用性.水泥混凝土路面设计以综合疲劳为依据,因此,研究其疲劳性能对确定适宜的路面设计参数具有重要意义.通过室内贫混凝土小梁的弯曲疲劳试验,采用Weibull模型,得出了3种不同形式的粉煤灰贫混凝土疲劳方程,并利用已有的各种混凝土的疲劳方程和弯拉强度,提出了适用于不同强度混凝土的综合疲劳方程.     

循环荷载下路面用钢纤维混凝土的弯曲疲劳研究

对路面用钢纤维混凝土材料的弯曲疲劳进行了试验研究.应用疲劳寿命统计学理论确定了路面用钢纤维混凝土材料弯曲疲劳寿命符合两参数威布尔分布,建立了考虑存活率的P lgS lgN双对数疲劳方程及P S lgN单对数疲劳方程.对路面用钢纤维混凝土材料在循环荷载作用下的弯曲疲劳变形和抗折弹性模量衰减规律进行了研究.结果表明,路面用钢纤维混凝土材料的抗弯性能和弯曲疲劳寿命明显高于普通混凝土材料.     

聚丙烯腈纤维高强混凝土弯曲疲劳寿命

为了深入研究聚丙烯腈纤维路面高强混凝土的疲劳性能,利用Instron电液伺服式疲劳试验机对室内小梁进行弯拉疲劳试验,研究了循环荷载对聚丙烯腈纤维高强混凝土疲劳性能的影响,得出高强混凝土疲劳寿命随纤维掺量变化的发展规律.通过概率分析,验证其疲劳试验结果符合双参数Weibull模型,据此建立了疲劳寿命方程.研究发现:虽然聚丙烯腈纤维对混凝土的弯拉强度贡献有限,但一定程度上可提高材料的延性;纤维掺量的提高可不同程度地提高混凝土的疲劳寿命;混凝土的疲劳寿命分布符合两参数威布尔分布规律,提出了疲劳寿命方程且相关性显著.     

混凝土抗压疲劳寿命概率模型试验研究

对27个强度为 C30、尺寸为150 mm×150 mm×300 mm 的混凝土棱柱体试件进行了疲劳寿命试验,推导了利用小样本数据对对数正态分布和三参数 Weibull 分布进行参数估计的方法。基于试验数据,利用相关系数优化法,分别用对数正态分布和三参数 Weibull 分布对混凝土疲劳寿命的概率模型进行拟合,回归得到其分布参数,从而确定了 C30混凝土疲劳寿命概率模型。运用得到的混凝土疲劳寿命模型对算例进行了疲劳可靠度的计算。拟合的结果表明,混凝土疲劳寿命基于这两种概率分布模型都拟合较好,但三参数Weibull 分布拟合精度更高。对混凝土疲劳损伤的研究表明,混凝土结构疲劳累积损伤所对应的可靠度随加载周期大致呈现二次抛物线下降的趋势,混凝土结构的疲劳损伤随着加载周期的增加而发展得越来越迅速。     

考虑残余变形影响的混凝土疲劳损伤本构模型

从分析混凝土材料的基本损伤机制出发,考虑疲劳荷载作用下混凝土的损伤累积和残余变形,推导了由Helmholtz自由能表示的混凝土本构方程,根据变分原理建立了基于能量的混凝土疲劳损伤本构模型.并根据疲劳过程中残余变形的发展规律,定义了物理意义明确的残余变形影响因子,并将其与混凝土变形模量损伤因子一同融入混凝土疲劳损伤本构模型中,为混凝土疲劳行为的计算机分析提供了一种更为精确、简化的混凝土疲劳本构模型.试验数据和数值算例的对比误差不超过3%,从而验证了该模型的准确性与适用性.     

钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳特性

对一种新型水泥混凝土桥面铺装材料——钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳性能进行了研究,采用三点弯曲梁试件进行了等幅疲劳实验,建立了S-lgN单对数疲劳方程,并与钢纤维增强混凝土在循环荷载作用下的弯曲疲劳性能进行了比较和分析．结果表明,钢纤维增强聚合物改性混凝土比钢纤维增强混凝土具有更好的抗疲劳性能。     

耦合因素对疲劳荷载作用下混凝土氯离子渗透性能的影响

采用自行设计的试验装置分别对疲劳-氯盐耦合作用下混凝土中的氯离子渗透性能及先疲劳后渗透混凝土中的氯离子渗透性能进行了相关研究,试验中施加的荷载水平(疲劳上限)分别为12MPa、16 MPa和20 MPa,疲劳次数为100万次.同时采用超声波速表征疲劳荷载作用下混凝土的损伤,从微观角度对疲劳荷载作用下混凝土的损伤程度进行了验证.结果表明:随着荷载水平的增大,混凝土超声波速逐步减小,损伤程度逐步增加;耦合因素加速了疲劳荷载作用下混凝土中氯离子的渗透性能,且随着荷载水平的增大,混凝土渗透性能进一步加剧.     

钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳损伤行为

对钢纤维增强聚合物改性混凝土这种新材料的弯曲疲劳损伤特性进行了试验和理论研究,并且和钢纤维增强混凝土进行了对比.通过合理定义损伤变量,由试验测定了新材料和钢纤维增强混凝土的疲劳损伤及其演化规律;根据疲劳累积损伤理论,提出了新形式的疲劳损伤演化方程,与试验结果对比,该方程能较好地反映新材料的损伤演化规律.对两种混凝土材料在相同加载应力水平下的疲劳损伤演化行为进行了比较,结果表明钢纤维增强聚合物改性混凝土比钢纤维增强混凝土具有更好的抗疲劳性能.