加载频率对纤维沥青混凝土疲劳性能的影响

以现象学法为基础,结合损伤力学原理,提出了纤维沥青混凝土疲劳破坏准则.通过不同频率、应力水平纤维沥青混凝土劈裂疲劳试验,研究了加载频率对沥青混凝土疲劳性能的影响,建立了不同频率下沥青混凝土疲劳寿命计算模型.试验研究和理论分析表明:疲劳加载频率越低,沥青混凝土疲劳寿命对应力水平的变化就越敏感,低速、重载交通是造成沥青混凝土疲劳破坏的重要原因.     

疲劳加载后预应力混凝土梁受力性能试验研究

通过对2根经250万次疲劳加载而未破坏的预应力混凝土梁进行静载受弯试验,研究疲劳加载对其剩余静载承载力、钢筋应力、刚度及裂缝等影响.试验结果表明,前期的疲劳加载对试验梁受力性能影响较小,各试验梁均发生正截面受弯破坏,破坏时有明显的延性破坏特征,并且其承载力与现行规范计算值相比有一定的安全储备.为评估既有预应力混凝土桥梁的受力性能及寿命提供一定的参考.     

考虑混凝土影响的既有变截面箱梁桥的全局疲劳寿命评估

基于复杂多轴疲劳理论、损伤积累理论、子模型法及变截面箱梁桥横截面的几何非线性特性,提出了考虑混凝土寿命的变截面钢筋混凝土箱梁桥全局疲劳寿命的评估方法。以一座既有公路变截面钢筋混凝土箱梁桥为工程背景,研究了纵向多车效应和横纵向多车效应两种工况下的桥梁全局疲劳寿命差异。结果表明:全桥疲劳寿命由第三跨跨中节段控制,横纵向多车加载比纵向多车加载的桥梁疲劳总寿命减少了29.4%,腹板混凝土寿命占到腹板寿命3%左右。     

钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过对2根具有相同截面和配筋率的钢筋活性粉末混凝土梁的静力和等幅疲劳试验,研究了以出现概率为98.11%的桥梁应力幅值作用下,钢筋活性粉末混凝土梁裂缝、跨中挠度、受压区边缘RPC应变和钢筋应变随疲劳加载次数的变化规律.试验结果表明,采用出现概率为98.11%的桥梁应力幅值进行疲劳加载时,钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳寿命达200万次以上.其裂缝宽度、跨中挠度、受压区边缘RPC应变以及钢筋应变均随着疲劳加载次数的增加均呈现出2阶段发展规律,且200万次疲劳加载结束时的测量值分别为0.12mm、0.438mm、1 010με和987με,远小于静载破坏时的相应值,钢筋活性粉末混凝土梁体现出较好的耐疲劳性能.     

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压疲劳试验研究

在素混凝土中掺入纤维能提高其抗疲劳性能.威布尔分布模型是常用的疲劳寿命预测模型.对玄武岩纤维体积掺量（RB）分别为0%,0.05%,0.10%,0.15%的玄武岩纤维增强再生混凝土（BFRRC）试件进行抗压疲劳试验研究,并用威布尔分布模型对疲劳寿命进行拟合.研究表明：在再生混凝土中掺入玄武岩纤维,能大幅度提升其疲劳寿命,尤其是在较低应力水平条件下增幅更明显.加载应力水平对BFRRC的疲劳寿命影响较大,随着加载应力水平的增大,试件承受的加载循环次数大幅度降低.通过矩估计法求得威布尔分布的参数估计值,并利用K-S检验,对不同应力水平条件下的BFRRC疲劳寿命进行假设检验,验证得到BFRRC的疲劳寿命服从威布尔分布.     

沥青混合料常应变小梁弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC13、AC20、ATB25三种类型沥青混合料试件进行了常应变三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶浆,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;在应变控制模式下,沥青混合料的疲劳寿命随温度的升高而显著延长;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

钢砼组合结构PBH剪力键的疲劳性能

为了研究钢箱-砼组合结构中PBH剪力键在反复荷载作用下的疲劳性能,设计制作了PBH剪力键试验模型,进行了24万次疲劳推出试验。在疲劳破坏形态和试验滑移及应变数据分析的基础上,利用数值工具开展肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数的PBH剪力键疲劳寿命影响因素分析。研究表明：PBH剪力键的疲劳破坏形态与静载破坏相似,表观表现为混凝土面多处斜向劈裂裂缝、内部榫孔混凝土压碎、穿入钢筋局部屈服;疲劳破坏演化过程分为疲劳损伤开始、发展、破坏3个阶段,其中疲劳发展阶段占整个疲劳阶段的91.7%,结构刚度在疲劳损伤开始和发展阶段退化较慢,在疲劳破坏阶段退化较快;肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数对PBH剪力键疲劳寿命影响均有明显影响,其中穿入钢筋直径对疲劳寿命的影响尤为突出。     

沥青混合料应变-寿命疲劳方程研究

在国内外研究成果基础上,提出了合理可行的沥青混合料直接拉伸疲劳试验中试件尺寸、失效判据、控制方式、加载频率和试验温度等条件.基于不同应变水平的疲劳试验结果,分析了平均应力影响,建立了沥青混合料应变—寿命疲劳方程,可作为疲劳开裂寿命预估的依据,并提出了沥青混合料疲劳开裂拉应变的阀值和极限值.利用沥青混合料直接拉伸疲劳试验得到的应变—寿命疲劳方程能更好体现沥青混合料的疲劳特征,其疲劳开裂拉应变的阀值和极限值能充分反映沥青混合料疲劳破坏的过程.     

碳化腐蚀预应力空心板疲劳特性试验研究

为了研究碳化侵蚀作用下耐久性损伤预应力空心板梁疲劳特性,基于相似性原理,依据实际桥梁结构中常用的20 m跨径预应力混凝土空心板梁结构参数,按照0.1的相似比设计并制作预应力混凝土空心板梁模型,在对其进行碳化侵蚀耐久性试验(轻、重两种侵蚀程度)的基础上,分别对其开展静载破坏试验、结构疲劳试验等.研究碳化腐蚀程度对结构动静力参数及疲劳寿命的影响,以及疲劳加载次数对试验构件动静应变、挠度、振动频率及阻尼的影响.建立碳化侵蚀程度与结构疲劳特性间的相关关系.试验结果表明,随着碳化腐蚀程度的增加,试验板疲劳寿命逐渐降低并发生疲劳脆性破坏,重度碳化试验板疲劳寿命急剧减少,同时结构动静力参数受疲劳加载次数的影响显著.     

预应力RPC-NC叠合梁弯曲疲劳性能试验分析

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.     

非线性疲劳损伤累积理论研究

为解决两级载荷作用下的材料常在损伤值不为一时破坏的问题，在原有常用疲劳累积理论的基础上，避开等效损伤，并考虑加载顺序、领域潜在损伤和损伤的非线性对材料疲劳寿命的影响，建立了一种非线性疲劳损伤累积模型及其计算公式，并利用两种材料疲劳实验数据，通过该模型预测了它们疲劳寿命，所得结果符合实际，证明了该模型及其计算公式对材料进行寿命预测是可行的．     

Q345圆钢杆的疲劳破坏模型

为研究结构钢圆杆的疲劳破坏模型,以结构钢的椭球面断裂模型为开裂判据,由结构钢圆杆疲劳裂纹的裂尖真实应力场,计算出结构钢圆杆疲劳裂纹的失稳扩展面积、稳定扩展面积和稳定扩展长度.基于结构钢疲劳裂纹随加载次数加速扩展的试验事实,假定结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率是循环加载次数的单调递增幂函数,即双对数坐标系下结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展速率和循环加载次数为单调递增线性函数,积分后得到结构钢圆杆的疲劳裂纹稳定扩展长度和疲劳寿命间的函数表达式,导出结构钢圆杆的疲劳破坏模型.建议的结构钢圆杆的疲劳破坏模型表明,结构钢圆杆的疲劳寿命是名义最大应力、相对应力幅、初始裂纹位置和初始裂纹长度的复杂函数,不能简单化为仅是应力幅的函数.对Q345B圆钢杆进行了常幅循环应力疲劳试验,结果表明,Q345B圆钢杆的疲劳寿命随相对应力幅和名义最大应力的增加而降低.根据Q345B圆钢杆的疲劳试验结果,标定了其疲劳破坏模型参数,验证了建议的疲劳破坏模型精度.     

弯曲荷载下玄武岩纤维混凝土疲劳寿命与韧性分析

为研究弯曲荷载下的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)的疲劳寿命方程和疲劳韧性,以不同玄武岩纤维体积百分比掺量(0,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)设计5组棱柱体混凝土小梁,对该批混凝土小梁试件进行不同应力水平下(0.6,0.7和0.8)的三点弯曲加载疲劳试验。结果表明,不同掺量的玄武岩纤维混凝土弯曲疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。同一应力水平下,玄武岩纤维混凝土的弯曲疲劳寿命远高于素混凝土的,其弯曲疲劳寿命随玄武岩纤维掺量增加逐渐提高。通过威布尔分布的参数分析,得到不同可靠性概率要求的玄武岩纤维混凝土双对数弯曲疲劳寿命方程。随着混凝土试件可靠性概率要求的提高,其相应的疲劳寿命方程曲线逐渐向左侧偏移,表示其疲劳寿命在减小。从荷载做功的原理对玄武岩纤维混凝土的疲劳韧性进行分析,结果表明,玄武岩纤维提高了混凝土的疲劳韧性,纤维掺量越高,其相对疲劳韧性越大。     

多轴非比例加载条件下疲劳损伤参量的研究

为解决传统的疲劳方法对于复杂的多轴加载情况下疲劳寿命估算不理想的问题,利用有限元分析方法,研究了试件在单轴加载,双轴比例、非比例加载、三轴比例、非比例加载情况下,6种常用疲劳损伤参量随截面位置的变化情况,进而确定每一种损伤参量的最大值和相应的临界面位置。在此基础上提出一种新型的损伤参量,该损伤参量结合了剪应力功的概念和疲劳破坏的微观机制。     

氯离子腐蚀预应力空心板疲劳特性研究

氯离子侵蚀可导致桥梁结构耐久性劣化进而降低桥梁结构疲劳寿命。为研究氯离子侵蚀与桥梁结构耐久性的关系,设计并制作预应力混凝土空心板梁模型,在对其进行氯离子侵蚀耐久性试验(轻、重2种侵蚀程度)的基础上,分别对其开展静载破坏试验、结构疲劳试验等,研究氯离子侵蚀程度对结构动静力参数及疲劳寿命的影响,以及疲劳加载对试验构件动静力应变、挠度、振动频率及阻尼的影响,分析结构耐久性损伤与疲劳特性的相关性。研究表明:随着氯离子侵蚀程度加深,试验板疲劳寿命逐渐降低,重度氯离子侵蚀试验板疲劳寿命减低至3万次;结构动静力参数受疲劳加载次数影响显著,如30万次疲劳后,在15 t静载作用下,相对10万次疲劳加载,健康板和轻度侵蚀板挠度增加率分别为83.7%和115%。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳试验

对带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳性能做了初步研究.通过4根混凝土梁的疲劳试验,对比了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的疲劳破坏形态、疲劳寿命、挠度和应变发展等力学性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平对试件疲劳性能的影响.试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与非预应力芳纶纤维布加固的基准梁相比,其疲劳寿命提高了33%～74%;加固梁的疲劳破坏源于受拉纵筋的疲劳破坏,纤维布的疲劳性能优于钢筋的疲劳性能.在试验研究基础上,建立了预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳寿命计算公式.     

再生混凝土抗压疲劳剩余强度试验研究

混凝土构件在承受循环荷载的过程中其强度不断降低,当疲劳加载至一定次数,构件此时的静载强度称为混凝土疲劳剩余强度,疲劳过程中混凝土剩余强度的衰减是结构破坏的主要原因.本文进行了普通混凝土和再生粗骨料取代率为100％的再生混凝土抗压疲劳剩余强度试验,对比分析了这两种混凝土的疲劳剩余强度衰减规律,建立了再生混凝土抗压剩余强度...     

高性能混凝土腐蚀疲劳评价指标研究

混凝土腐蚀疲劳破坏是交变应力与腐蚀介质耦合作用的结果，对其研究目前国内外还仅出于理论探索阶段．本文利用自行设计的腐蚀疲劳加载试验装置，研究了高性能混凝土在三分点疲劳加荷及Na2SO4腐蚀溶液同时作用下的强度衰减规律，提出了评价高性能混凝土抗腐蚀疲劳破坏能力的腐蚀疲劳因子及腐蚀介质因子两项指标．结果表明，受腐蚀疲劳高性能混凝土的强度衰减幅度远超过浸泡腐蚀试件，水胶比、矿物掺合料对抗腐蚀疲劳有显著的影响．     

线性疲劳损伤累积理论的研究

为解决两级载荷作用下的材料常在损伤值不为一时破坏的问题，在原有常用疲劳累积理论的基础上，考虑加载顺序与领域潜在损伤对材料疲劳寿命的影响，首先建立了一种线性疲劳损伤累积模型及其数学公式。然后利用两种材料疲劳实验数据，通过该模型预测其疲劳寿命。所得结果符合实际。最后得出该模型及其数学计算公式对材料进行寿命预测是可行的。     

荷载作用下道路混凝土硫酸盐腐蚀特性研究

利用应力腐蚀与腐蚀疲劳加载装置,在不同的腐蚀环境和加载方法条件下,对道路混凝土进行硫酸盐静态腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀研究。通过物理性能及SEM测试研究破坏过程中道路混凝土的抗弯拉强度、传播声时及微观结构。研究结果表明:道路混凝土的硫酸盐侵蚀过程是一个长期而缓慢的变化过程,但荷载的作用加速了道路混凝土的劣化,按其破坏作用大小为:疲劳腐蚀应力腐蚀硫酸盐静态腐蚀;硫酸盐种类对荷载-硫酸盐腐蚀作用下道路混凝土性能有明显的影响,硫酸钠腐蚀损伤大于硫酸镁。