预应力混凝土结构在冻融损伤条件下的疲劳寿命预测模型研究

为探索预应力结构在侵蚀环境作用下的工作机理与寿命,研究冻融与疲劳侵蚀环境下结构疲劳寿命的主要因素及相对关系,对15根预应力混凝土梁进行了在不同冻融循环次数后的低周疲劳试验。试验结果显示,预应力张拉水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土结构疲劳寿命的主要因素。采用损伤力学方法建立了疲劳寿命与冻融循环过程中相对动弹性模量衰减之间的关系,并建立了寿命预测模型。模型计算结果与实测结果表明,预测寿命和实测寿命相比较为符合。本文的工作是对研究预应力混凝土结构损伤机理和改进预应力混凝土结构耐久性设计等方面的有益探索。     

冻融与氯盐侵蚀作用下预应力结构耐久性试验及数值模拟

为探索预应力混凝土结构在侵蚀环境作用下的耐久性,通过对12根预应力混凝土梁在不同冻融循环次数后进行的氯离子侵蚀试验,主要研究影响冻融与氯盐侵蚀环境下结构耐久性的因素。针对季节性冰冻地区的预应力海工结构耐久性失效特点以及结构耐久性具体要求,综合考虑正负峰值温度差与预应力的影响,提出了冻融条件预应力结构氯盐侵蚀的耐久性分析模型,通过工程实例验证模型的可行性。研究结果表明,采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,模拟结果与实际工程检测结果吻合较好;预应力水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土梁氯离子扩散的主要因素,冻融损伤严重缩短结构的使用寿命,预应力延缓了混凝土冻融损伤;冻融循环次数越大,扩散深度越深;对于冻融损伤度为24%的混凝土,其氯离子扩散所需的时间是未损伤混凝土的15%~25%。     

预应力混凝土在冻融作用下的疲劳性能分析及可靠度研究

试验研究了冻融作用下预应力混凝土结构疲劳的耐久性,提出了冻融作用下预应力混凝土结构疲劳的可靠度概率计算方法.研究表明:低次数的冻融对预应力疲劳并无很大影响,但预应力的大小会对结构可靠度的数值有较大影响.建立冻融作用下预应力混凝土结构疲劳破坏可靠度的公式,可以获得在实际的冻融加疲劳的工况下的可靠度.     

预应力混凝土构件冻融环境下疲劳数值模拟

基于冻融与疲劳耦合作用下混凝土弹性模量衰减模型、冻融损伤的混凝土疲劳本构模型以及钢筋的疲劳本构方程,通过ANSYS综合各模型的材料参数,模拟预应力混凝土受弯构件在冻融与疲劳交替作用下的疲劳性能,并与试验结果进行对比.结果表明:数值模拟的预应力混凝土构件弯曲挠度和上边缘的应变与试验结果吻合较好,所得结果可为实际工程中冻融环境下预应力混凝土疲劳性能的数值模拟提供有效方法.     

冻融与疲劳荷载交替作用下预应力混凝土梁损伤研究

通过12根预应力混凝土梁的冻融和疲劳交替试验,探索疲劳荷载上限、混凝土强度等级、预应力度及冻融疲劳交替次数比对试件外观形态、疲劳加载时的挠度及混凝土动弹性模量变化规律的影响;利用极差分析方法研究预应力度、疲劳荷载上限和冻融疲劳交替次数比对动弹性模量衰减速率的影响。试验结果表明,施加预应力和提高混凝土强度可以有效改善试件的抗冻性能;冻融作用增大了疲劳加载时试件的挠度增加率,促进了试件刚度的衰减;疲劳荷载上限始终是影响动弹性模量衰减的控制因素,随着试验的进行预应力度和冻融疲劳交替次数比对试件动弹模量的影响逐渐增加。     

疲劳断裂理论及钢结构疲劳设计

<正> 以往研究疲劳的方法,是进行结构构件或试件的常幅疲劳试验。根据试验结果统计出疲劳强度(S)和疲劳寿命(即循环次数N)曲线,对构件实际承受的应力作频谱分析后,利用Miner线性累积损伤理论进行寿命估算。七十年代以来,随着断裂力学的兴     

混合侵蚀与冻融环境下钢筋与混凝土粘结强度退化的试验研究

钢筋与混凝土间的粘结力是二者共同工作的基本前提;粘结强度和粘结滑移关系是分析混凝土构件承载力和预测结构寿命的基础。本文通过室内模拟试验,研究了混合侵蚀与冻融环境下,钢筋与混凝土的粘结强度退化规律。探讨了环境作用、钢筋直径、混凝土质量对钢筋混凝土粘结性能的影响,得到了粘结滑移曲线。在试验研究的基础上,给出了混合侵蚀与冻融环境下粘结强度的计算模型。分析结构表明,钢筋直径越大,混凝土强度越低、水灰比越大,钢筋的极限粘结强度越低;应重视混凝土质量对粘结强度的影响。     

预应力混凝土结构在冻融循环条件下的疲劳性能研究

以预应力混凝土试件为研究对象,对不同冻融循环次数条件下的疲劳损伤特性进行分析。混凝土结构在经历一定冻融循环次数后,等效于先进行了一级疲劳加载,根据多级加载疲劳理论,以相对动弹性模量的衰减为参数建立多级疲劳损伤参量,引入冻融损伤因子kn来表征冻融损伤的影响,建立冻融循环条件下的混凝土结构疲劳损伤模型。该模型可考虑试件总体损伤程度。试验验证,模型计算损伤度值与试验值之间的误差在16%以内。     

盐冻融-荷载耦合作用下高性能混凝土试验及损伤模型研究

通过对掺加粉煤灰、硅粉及矿渣的高性能混凝土在盐冻融-荷载耦合作用下的试验研究,提出了考虑多因素作用下混凝土疲劳损伤度模型。试验结果表明:荷载显著的影响盐冻融循环次数和破坏形态;不同应力状态下混凝土试件的质量变化率无明显差别。质量损失率是反映盐冻融-荷载耦合循环次数的主要参数,而相对动弹性模量是反映荷载影响的主要参数。提出的盐冻融-荷载耦合作用下的混凝土损伤度模型,可以反映出混凝土所受应力、相对动弹性模量、混凝土抗拉强度及循环次数对损伤度的影响。当耦合影响因子β接近零时,混凝土趋近疲劳寿命;所预测的损伤特性与实际损伤情况符合较好。     

基于损伤理论的预应力混凝土冻融破坏研究

损伤力学提供了一种分析疲劳演化、估算疲劳寿命的有效方法.混凝土冻融破坏是一种低周疲劳损伤,可以利用损伤力学理论进行分析.试验利用损伤力学中疲劳损伤的基本原理对预应力混凝土在冻融循环作用下的损伤与失效过程进行了分析,在比较几种低周疲劳损伤理论的基础上,利用混凝土冻融前后动弹性模量变化的规律建立了预应力混凝土冻融破坏模型.并根据试验结果对模型进行了评价.结果表明在相同冻融循环次数下,随着应力水平的提高,混凝土抗冻能力是提高的;随着冻融的继续进行,应变趋向于定值,此时混凝土不再能承受应力作用而失效破坏.