混凝土疲劳变形曲线三阶段的比例关系与应变速率

为更加准确地描述混凝土疲劳变形曲线的演变规律,对变形曲线三阶段的比例关系及其应变速率的变化规律进行了研究。定性分析了疲劳应变速率的变化趋势和特征,提出了基于疲劳应变速率划分疲劳变形曲线三阶段的方法,在此基础上,采用回归分析的方法分析了三阶段的比例、应变速率与应力水平和疲劳寿命之间的关系,建立了基于三阶段比例关系和应变速率的疲劳变形曲线演化方程。结果表明,基于应变速率划分疲劳变形曲线的三个阶段比目测法具有更高的精度,基于三阶段比例关系和应变速率的疲劳变形曲线演化方程能更充分地描述疲劳变形曲线的细部特征。     

单侧压下混凝土受拉疲劳试验研究

首次对混凝土在侧压分别为0．25fc和0．50fc作用下进行了受拉疲劳试验,得到了S-N方程,应力应变曲线,应变、疲劳变形模量比与循环次数关系曲线．应变、疲劳变形模量比与循环次数关系曲线表现为三阶段规律,通过定义的对数线性变换把上述三阶段曲线转换为直线,并利用了应变与循环次数关系第二阶段稳定变化的规律,对疲劳寿命进行了预测．     

钢纤维混凝土等幅与变幅疲劳特性的试验研究

对带切口的三点弯曲梁试件作了等幅与变幅疲劳断裂试验,研究了钢纤维混凝土梁试件在受弯疲劳荷载下的疲劳寿命、变形特性及能量吸收等规律,给出了计算疲劳损伤变量的公式。     

CFL增强RC梁挠度分析

碳纤维薄板(CFL)加固RC梁技术已成功地应用于桥梁工程.该方法的关键科学问题之一是疲劳荷载下增强梁的变形规律.结合一系列疲劳试验,给出了挠度的发展规律,提出界面疲劳裂缝扩展寿命的预测方法.分析结果表明:构件挠度扩展主要分为三个阶段:快速增加、稳定扩展、失稳扩展,其中第二阶段是构件疲劳寿命的主要阶段,在此阶段挠度缓慢增加,增加量与加载次数成线性关系.采用理论与实验相结合的方法给出了疲劳荷载下挠度的计算公式和疲劳寿命的预测公式,可以较好地符合试验结果.     

交通荷载对拉索钢丝疲劳寿命的影响

钢丝的疲劳寿命主要受到荷载(特别是交通荷载)作用的影响.从疲劳裂纹扩展以及临界裂纹长度两个方面研究交通荷载对疲劳寿命的影响.首先从Paris公式出发对裂纹扩展量计算公式进行简化,指出疲劳应力幅概率分布对疲劳寿命的影响主要由其均值决定;接着采用Rice公式提供的临界交通荷载分布规律对疲劳寿命的影响进行分析,给出了疲劳寿命的失效概率计算公式.通过将以上方法应用于实桥的拉索钢丝,发现应力幅的变异性对疲劳寿命的影响可以忽略.计算结果还显示,交通荷载极值对于疲劳寿命有一定影响,其标准差可达9周以上.     

混凝土疲劳残余应变性能研究

以单轴等幅抗压疲劳试验为基础,深入分析了疲劳变形的三阶段特性,研究了加截水平与疲劳变形第二阶段发展水平之间的关系,通过对试验结果的拟合分析,得到了与试验相对应的,混凝土疲劳第二阶段起始点的残余应变随疲劳加载水平的增加先增减的规律,并给出了与试验相对应的疲劳变形方程。     

CFRP-混凝土界面的疲劳性能

为探明碳纤维增强复合材料(CFRP)-混凝土界面的抗疲劳性能,以碳纤维薄板(CFL)与混凝土的粘结界面作研究对象,设计了改进的双剪疲劳试件,在循环荷载下对CFL-混凝土界面的疲劳性能进行了实验研究;给出了CFL-混凝土界面的相对滑移演化曲线(相对滑移-疲劳寿命实验曲线),分析了界面的应变及其粘结滑移规律.实验结果表明:在疲劳荷载作用下,CFL上的应变演化主要由加载初期快速传力阶段、界面稳定传力阶段、界面失稳传力阶段构成,其中界面稳定传力阶段约占其疲劳寿命的95%左右;试件相对滑移的演化也分为初期快速增长、稳定增长、失稳增长3个阶段.在稳定增长阶段,试件的相对滑移与疲劳寿命之间呈近似的线性关系.最后,提出了基于刚度系数的CFL-混凝土界面的疲劳损伤模型.利用该模型,可较方便地推定CFL-混凝土的界面在疲劳过程中的损伤演化规律.     

冻融后预应力混凝土构件疲劳损伤模型

通过7根预应力混凝土梁进行不同冻融循环次数后的疲劳试验,研究冻融环境下构件由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律,试验结果表明冻融作用对构件在疲劳荷载下挠度的发展起加剧作用,且随着冻融次数增多作用愈明显.在冻融循环和疲劳荷载的共同作用下,试验梁的剩余刚度在弯曲疲劳过程中呈现三阶段衰减规律,并且在第2阶段近似呈线性衰减,构件发生疲劳破坏时,其剩余刚度衰减至初始刚度的66%左右.根据损伤理论得到试验梁基于刚度衰减的累积损伤值D与循环寿命比n/Nf之间的关系模型,该模型考虑了冻融效应对疲劳累积损伤的影响,可为寒区预应力混凝土梁疲劳寿命预测提供有价值的参考.     

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.     

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.     

弯曲疲劳载荷作用下结构混凝土抗氯离子扩散性能

通过对疲劳损伤机理的分析,针对损伤发展的第2阶段,采用不同疲劳循环次数比对应的残余拉应变与疲劳破坏时对应的极限残余拉应变的比值来定义损伤变量,重点研究了疲劳载荷与氯盐协同作用下结构混凝土的耐久性及其寿命预测方法.研究结果表明:随着疲劳损伤所产生的残余拉应变的增大,氯离子在混凝土中的扩散系数逐渐增加;当残余拉应变超过60×10-6时,其增加幅度开始变得显著;当残余拉应变增加到120×10-6时,氯离子扩散系数提高了1个数量级.因此,在海洋大气环境与疲劳载荷的协同作用下,结构混凝土的服役寿命大大缩短.这些方法与结论可为疲劳载荷与环境因素协同作用下混凝土的耐久性设计与评估提供依据.     

混凝土疲劳破坏的概率分析

根据混凝土的疲劳寿命离散主要是由于混凝土的静载破坏强度即混凝土材料的离散而引起的这一结论为基础；对混凝土在等幅和变幅高周重复荷载作用下的疲劳破坏的概率分析进行了初步探讨，给出了计算混凝土疲劳破坏概率及满足—定保证率的疲劳抗力的计算方法，利用这一方法可以对混凝土的疲劳破坏进行较合理的概率分析，合理地确定在等幅或变幅重复荷载作用下满足一定保证率的混凝土疲劳抗力，为在设计中正确选取混凝土的疲劳强度提供了合适的方法。     

桥式类型起重机箱形梁变幅疲劳试验研究

本文对桥式类型起重机箱形梁在变幅载荷作用下疲劳裂纹扩展规律及其寿命进行了实验研究，建立疲劳裂纹扩展规律及其寿命进行了实验研究，建立了疲劳裂纹扩展的Ｐａｒｉｓ公式．由得到的裂纹扩展公式估算了箱形梁的疲劳寿命和疲劳强度，并与试验结果作了比较     

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.     

路面加铺后旧沥青混合料的疲劳性能

针对老路面沥青层在加铺前后的不同受力状态,提出了两级荷载疲劳试验研究加铺后老路面沥青混合料疲劳性能的思路.通过小梁试件的室内两级荷载疲劳试验,获得了几种常用沥青混合料的二次疲劳方程,并在考虑室内与野外疲劳寿命差异的基础上,建议方程修正系数取1200.推荐了老路沥青层混合料抗拉强度结构系数供加铺设计参考.研究表明:沥青混合料二次疲劳方程与常规一级荷载疲劳方程具有相同的型式,且两者疲劳曲线的斜率没有变化,但由于一级荷载损伤的不同,二次疲劳曲线的位置有不同程度的下移;推荐的老路沥青层混合料抗拉强度结构系数克服了现有规范中沥青混合料抗拉强度结构系数不能用于老路沥青层底拉应力验算的缺陷,可直接用于加铺层设计或验算.     

高铁站房型钢混凝土梁疲劳性能试验研究

鉴于型钢混凝土(SRC)梁在高铁站房应用的需要,对3根尺度和构造细节与实际工程一致的H型钢混凝土梁进行了基于设计荷载的静力试验和200万次的疲劳试验.在此基础上,继续进行了增大荷载幅的疲劳试验.介绍了SRC梁试件、加载和测试等方案以及试验结果,比较了静力加载和疲劳加载阶段的结构性能,阐述了SRC梁疲劳裂纹萌生和扩展的破坏特点.研究表明:在设计荷载静力作用和200万次循环作用下,SRC梁保持完好,处在弹性阶段,混凝土表面最大裂缝宽度不超过0.2 mm;增大荷载幅之后,这些SRC梁又经历了31～146万次寿命后发生疲劳破坏;疲劳破坏之前,SRC梁各组件协同工作良好,应变分布符合平截面假定;疲劳破坏起源于H型钢受拉翼缘与腹板的焊接部位,焊接H型钢梁的疲劳性能对整个SRC梁的疲劳强度起着十分关键的作用.最后提出了改善SRC梁疲劳强度的建议和未来需进一步研究的工作.     

非对称载荷下驱动轴强度与刚度的匹配与优化

为了解决某重载车辆的驱动轴容易发生早期失效的问题,提出了一种在非对称载荷作用下实现结构强度与刚度合理匹配的分段优化设计方法。通过分析非对称承载驱动轴的刚度对载荷分布的影响,建立了以结构强度和疲劳寿命为约束、驱动轴花键的应变相等为目标的驱动轴结构设计优化模型。优化设计结果表明,危险部位右侧花键齿根应力降低了90.3 MPa,驱动轴两侧扭矩分配更合理,且使用寿命提高了72.2%。