铁路混凝土抗压疲劳设计参数研究

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1、铁道建筑2014年第5期RailwayEngineering文章编号：1003—1995(2014)05—0001—04铁路混凝土抗压疲劳设计参数研究潘永杰，张玉玲，刘晓光，陶晓燕(中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081)摘要：根据我国铁路混凝土强度的已有统计结果，对混凝土抗压疲劳设计参数进行研究。利用抗力灵敏度系数O．8反推铁路混凝土抗压疲劳设计目标可靠指标为3．5，一进而得到抗压混凝土的疲劳抗力分项系数为1．45，疲劳荷载分项系数为1．0。研究结论为修正和完善铁路混凝土抗压疲劳设计提供了依据。关键词：抗压疲劳强度疲劳强度折减系数灵敏度系数目标可靠指标分项系数中图

2、分类号：U441．4文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2014．05．01混凝土梁是由不同材料组成，其发生疲劳破坏是式中：为混凝土轴心抗压强度；E为混凝土在零应由于梁的组成材料混凝土、非预应力钢筋和预应力钢力处的切线弹性模量。筋发生了疲劳破坏。根据以上分析，可推导出混凝土在等幅重复应力对混凝土梁而言，混凝土材料主要承受压力。混下疲劳失效强度与循环次数Ⅳ的关系曲线凝土在加载前，内部已有许多微裂缝存在，在重复应力作用下不断吸收能量，使其内部的损伤不断增加，纵向l。gN：15．7—13．5(2)，c—umin总变形及残余变形逐渐增大，最终混凝土发

3、生疲劳破式中：⋯，⋯分别为混凝土等幅重复应力幅值的上坏，因此，在铁路混凝土桥梁设计中，应保证混凝土的限、下限。抗压疲劳强度。本文主要基于《铁路桥涵设计规范(极限状态设计法送审稿)》(以下简称《送审稿》)，混凝土疲劳强度折减系数的估算公式为．对铁路混凝土抗压疲劳设计参数进行研究。fmax=+1疲劳强度折减系数(一)(1．。9-0．074Ⅳ，㈩混凝土轴心抗压疲劳强度系指混凝土在等幅重复当混凝七疲劳循环次数为2×10时，式(3)简应力下的疲劳强度，一般可用疲劳强度折减系数来表化为达。混凝土的疲劳强度常用混凝土在等幅重复应力下fmax62+0_38(4)的疲劳强度与静载强度的比值厂m予

4、以表达，称为疲劳强度折减系数。混凝土抗压疲劳强度设计值主要与混凝士疲劳强铁科院的姚明初、钟美秦等对混凝土在等幅和变度的折减系数有关，因此，为了评估}昆凝土疲劳强度没幅重复应力作用下的力学性能试验研究表明，混凝土计值的合理性，就应先确定混凝土疲劳强度折减系数在等幅或变幅重复应力作用下的纵向疲劳变形增量的合理性。下面是两种规范对混凝土疲劳强度折减系△达到0．的静载压缩变形时，混凝土已有严重损数的规定。伤，不能有效使用。]。可用下式作为混凝土在重复1)瑞典混凝土结构设计规范(BBK04)应力作用下的疲劳失效判据BBK04中，混凝土受压S—N曲线采用的是Aas．△≥。．4量(1)Jak

5、obsen公式，混凝土疲劳强度折减系数计算式为Ec等-1(一)收稿日期：2013-11-2O；修回日期：2013．12-25基金项目：铁道部科技研究开发计划项目(2012G014一C)1一(1一R)logN(5)作者简介：潘永杰(1983一)，男，河南郾城人，助理研究员，博士。2铁道建筑式中：。=1／C，C为常数，取14；尺为应力比，R=，(

6、R)=(⋯／fo)()。⋯2)EC2规范EC2规范中，混凝土受压s一Ⅳ曲线与Aas—Jakobsen公式类似，不同之处在于将(1一R)变换为、／／1一，此时表达式为RdR等一√卜尸(尺≤R=cb(一)(a)抗力R1一~／1一RlogN(6

7、)厂(式中，2=1／C。据此列出混凝土疲劳强度折减系数3种表达式的计算结果，见表1。表l混凝土疲劳强度折减系数SS,jS尸(s>Sd)=1-中(一峨)(b)作用S图1抗力尺和作用s各相关参数对应关系依据灵敏度系数，当随机变量服从对数正态分布▲-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●，●●，●●●●●●●●，L时，可得设计值F删与可靠指标卢的关系结合表1中混凝土疲劳强度折减系数可知，铁科F=exp(一／38，)(9)院建议值和欧洲两种规范规定值相差不大，尤其与式中：占，为随机变量F的变异系数。BBK04非常接近，表明该折减系数的取值较为合理，当设计值F平均值及6，确定后，可反求

8、可《送审稿》中混凝土抗压疲劳强度正是基于此折减系靠指标数而来。／3=In(F跗)／(一aR6，)(10)ISO2394和欧洲规范对，作了规定，见2疲劳设计目标可靠指标表2。在疲劳检算的构造细节里，有两个基本变量，一个表2抗力和作用效应灵敏度系数是疲劳荷载效应，另一个是疲劳抗力，都是用循环次数为Ⅳ的等效等幅应力表示。在极限状态设计时，结构的功能函数z应符合下式要求Z(R，S)=R—S≥0(7)式中，s为疲劳荷载效应，尺为构造细节的疲劳抗力。可认为铁路桥梁疲劳设计的随机变量服从对数正当随机变量R