受疲劳荷载作用后的预应力混凝土构件冻融循环试验与损伤模型

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1、第３３卷第３期南京工业大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．３２０１１年５月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｍａｙ２０１１ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７６２７．２０１１．０３．００５受疲劳荷载作用后的预应力混凝土构件冻融循环试验与损伤模型１１２１１刘荣桂，刘涛，周伟玲，张益多，陈妤（１．江苏大学理学院，江苏镇江２１２０１３；２．江苏省建筑科学研究院，江苏南京２１０００８）摘要：对８根预应力

2、混凝土梁进行受不同疲劳荷载后的冻融循环试验，研究疲劳荷载作用后预应力混凝土结构的冻融损伤特性。试验结果表明：荷载循环对预应力混凝土冻融损伤的发展有明显影响。运用损伤理论，对混凝土冻融损伤的疲劳效应问题进行了分析，并结合ＡａｓＪａｋｏｂｓｅｎ的混凝土材料疲劳寿命公式，引入疲劳效应影响因子（ｆ（ｍ）），建立了基于相对动弹模量的冻融损伤演化模型。结果表明：该损伤模型具有较高的精度，与试验结果吻合较好，适合工程应用。关键词：预应力混凝土；冻融循环试验；疲劳荷载；损伤中图分类号：ＴＵ３７８２文献标志码：Ａ文

3、章编号：１６７１－７６２７（２０１１）０３－００２２－０６ＦｒｅｅｚｅｔｈａｗｃｙｃｌｅｔｅｓｔａｎｄｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｍｏｄｅｌｏｆＰＣｍｅｍｂｅｒｓａｆｔｅｒｆａｔｉｇｕｅｌｏａｄｓ１１２１１ＬＩＵＲｏｎｇｇｕｉ，ＬＩＵＴａｏ，ＺＨＯＵＷｅｉｌｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｉｄｕｏ，ＣＨＥＮＹｕ（１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｎｇｓｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅ

4、ｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈｆｒｅｅｚｅｔｈａｗｃｙｃｌｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒ８ｓｐｅｃｉｍｅｎｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＰＣ）ｂｅａｍｓ，ｔｈｅｆｒｅｅｚｅｔｈａｗｄａｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＰＣｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｆｔｅｒｆａｔｉｇｕｅｌｏａｄｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｏａｄｓｈａｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕ

5、ｅｎｃｅｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｆｒｅｅｚｅｔｈａｗｄａｍａｇｅ．Ｔｈｅｄａｍａｇｅｔｈｅｏｒｙｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｒｅｅｚｅｔｈａｗｄａｍａｇｅ．Ａｌｓｏ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｒｅｌａｔｉｖｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｔｅｓｔｂｅａｍｓ，ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｏａｄｉｍｐａｃｔｆａｃｔｏｒ（ｆ（ｍ））ｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｄａｍａｇｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｍｏｄｅｌｂｙｕｓｉｎｇＡａｓＪａｋｏ

6、ｂｓｅｎ′ｓｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｆｏｒｍｕｌａｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｍｏｄｅｌｈａｄａｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｗａｓｉｎａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔ，ａｎｄｔｈｕｓｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｆｒｅｅｚｅｔｈａｗｃｙｃｌｅｔｅｓｔ；ｆａｔｉｇｕｅｌｏａｄ；ｄａｍ

7、ａｇｅ因冻融产生的混凝土破坏是我国北方寒冷地区桥梁、工业厂房的吊车梁及海洋平台等长期处于复工程结构损坏的主要原因之一。北方寒冷地区的各杂的交变应力状态。在交变应力的作用下，混凝土类混凝土结构，在其服役期内要经常承受冻融循环内部的各类微裂缝和微缺陷不断产生、扩展，加速混作用，冻融循环会对混凝土的力学性能产生不利影凝土结构的冻融损伤，对混凝土强度和结构安全性［１］［２］响。而大多数预应力混凝土结构，如公路和铁路将产生更为显著的影响。因此，对预应力混凝土收稿日期：２０１０－０９－０７基金项目：国家自然科学

8、基金资助项目（５０８７８０９８）；江苏大学博士创新计划资助项目（ＣＸ１０Ｂ＿００２Ｘ）作者简介：刘荣桂（１９５７—），男，江苏泰州人，教授，主要研究方向为预应力混凝土结构耐久性，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｒｇ＠ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ．第３期刘荣桂等：受疲劳荷载作用后的预应力混凝土构件冻融循环试验与损伤模型２３结构在疲劳荷载作用下的冻融损伤研究具有重要的理论意义和实用价值。２０世纪４０年代以来的混凝土冻融研究多以试［３］［４－５］验研究为主，包括冰晶形成理论、静水压假说、［６］