增强筋混凝土梁受弯疲劳研究进展.pdf

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1、2013年第7期玻璃钢／复合材料47增强筋混凝土梁受弯疲劳研究进展董苏然，杨勇新，关增伟(1．中冶建筑研究总院有限公司，北京10088；2．大连理工大学建设工程学部，大连116024)摘要：本文总结了国内外学者对混凝土、钢筋、FRP筋的材料疲劳性能、破坏准则、损伤模型的研究，论述了由各材料组成的梁构件的疲劳受力过程、破坏形态、刚度退化、挠度增长规律，分析了FRP筋部分代替钢筋的混凝土梁的疲劳性能的特点，并探讨增强筋混凝土梁的疲劳性能的发展空间与研究价值。关键词：材料疲劳性能；破坏准则；损伤模型；增强筋混凝土梁；研究进展中图分类号：TB332文献标识码：A文

2、章编号：1003—0999(2013)07—0047—06在实际工程中有许多结构承受疲劳荷载，如桥其中，最大应力水平S=s⋯，最小应力水梁、吊车梁、海洋平台等，这些结构常常在低应力作平S=Js，是混凝土圆柱体抗压强度(国用下发生疲劳破坏而结束工作，因此，对结构疲劳的外)或立方体抗压强度(国内)；b为材料常数，文献研究不容忽视。疲劳指材料或结构受到多次重复变中建议b=0．064；应力比R=Smax／／Si；Si和5化的载荷作用后，其应力值虽始终没有超过材料的分别为混凝土在重复应力作用下的最大应力和最小强度极限，却在甚至比弹性极限还低的情况下发生应力；．=1M

3、Pa。破坏。钢筋混凝土结构的疲劳研究已经取得一些成孟宪宏对80个100×100×100mm立方体试果，目前FRP筋作为一种可以替代钢筋的建筑材件进行不同应力水平受压疲劳试验，基于以下改进料，其优势越来越受到工程界和专家学者的重视，对的混凝土疲劳强度模型，采用Miner线性损伤准则于其组成的}昆凝土构件的疲劳性能研究还比较少，并计人疲劳应力水平来考虑疲劳损伤，通过试验数需要进一步的研究。本文较详尽地总结了材料以及据拟合出不同破坏概率条件下混凝土剩余强度随疲构件的疲劳性能研究现状，为下一步研究提供理论劳加载次数的变化规律。得出以下结论：剩余强度．基础。加载次数

4、曲线具有“突然死亡”的特点，且最大疲劳1混凝土疲劳性能应力水平对剩余强度衰减影响显著。在高周疲劳荷载作用下，混凝土疲劳性能表现s，(N)=St(O)一[Js(O)一5](Ⅳ／Ⅳ，)优异，疲劳寿命一般能达到10次』，满足工程上疲其中，5，(Ⅳ)为疲劳加载Ⅳ次的混凝土疲劳剩劳寿命大于10次的要求。对于混凝土的s一Ⅳ曲线可通过疲劳试验采用疲劳强度和疲劳应变两种方式余强度；s(0)为静力状态下混凝土抗压强度；5为反应。受压混凝土在等幅疲劳作用下的疲劳应力一疲劳荷载最大应力，可通过静载分析求得；Ⅳ，为应寿命拟合公式见表1，根据应力水平可以估算出混力水平S⋯=S下的混

5、凝土疲劳寿命；n为与疲凝土的疲劳寿命，由拟合公式可见，影响混凝土疲劳劳应力水平有关的常数。强度的因素有应力比、最小应力水平、混凝土强度和采用疲劳剩余强度表示的混凝土的疲劳破坏准疲劳荷载循环次数等。则为：袁1混凝土S—N曲线SS(Ⅳ，)研究者拟合公式相对于应力来反应疲劳性能，一些学者通过实验，验证了用应变来表示疲劳性能更具有简便性和12f6明初[]S=Sm。+(1一S⋯)(1．09—0．0741gN)精确性。KIM[4]s⋯一．(一(混凝土的疲劳总应变可以表示为：收稿日期：2012—12．14基金项目：国家863计划资助项目(2009AA032303)作者简

6、介：董苏然(1986一)，女，硕士研究生，主要研究方向为增强筋混凝土构件疲劳性能与计算分析。

7、薯j曩囊E0÷*斌l*豫7c·48增强筋混凝土梁受弯疲劳研究进展2013年10月ec02=e1+e，()Whaley、Nevile最早研究了混凝土的疲劳残余其中，e。为第一次加载至疲劳上限时的应变，可应变演化规律，e，为周期徐变应变，单位取；平均取在疲劳上限作用下的静力应变，e(Ⅳ)表示循环到应力水平S=(s+Si)／2f，应力幅水平值S=第Ⅳ次是混凝土残余应变。(s一Si)／f；￡为疲劳加载时间，h为混凝土姚明初提出类似的结论，混凝土疲劳总应变圆柱体抗压强度。B

8、alaguru_9在此研究基础上，提出包括弹性应变值和疲劳残余应变值两部分。当应力幅满足S<0．45f。条件时的残余应变公式。姚明初根据实验数据，亦提出混凝土在等幅+e，=≥+er重复应力下疲劳残余应变的经验公式，n=(s=l一王瑞敏采用100X10×300ram棱柱体试件进Js)／(一sm)为混凝土应力变程比，为混凝土行等幅疲劳试验，以Aas．Jakobsen提出的S一Ⅳ公式静载轴心抗压强度；E为混凝土初始弹性模量；为基础，得出以应变表示的混凝土疲劳总应变．寿命s、Js分别为等幅重复应力的上限和下限。对于拟合公式：C20一C60混凝土，q=3．92，b=

9、4．66，t=0．298。王emax／e=1一b(1一emin／e