混凝土疲劳强度的试验的研究概况.pdfVIP

混凝土疲劳强度的试验研究概况 王禾稼1，雷建平虼 (1．Ilj西省长治职业技术学院046000，2太原理丁人学应用力学研究所030024) 摘要：疲劳强度在混凝土建筑结构的设计、施工中都非常重要，为了进行混凝十I建筑结构的疲劳强度计算：，必须婴进 行混凝十疲劳强度的试验研究。可见，混凝土疲劳强度试验研究的重要性，本文综述了混凝十．疲劳强度研究的发腱过 程，及疲劳强度的试验研究情况，并对这一研究现状和发展趋势进行~r评述。 关键词：疲劳强度；混凝土I』菠力状态；强度计算 1前言 混凝士是一种多复合的脆性材料，其破坏形式主要是脆性断裂，造成脆性断裂破坏的原因很多，有荷 载、温度平|1疲劳。混凝士结构中凡是承受的应力水平较高并循环变化的都有可能发生疲劳破坏，如预应力 混凝十桥梁、机场跑道、吊车粱、高层建筑、路面等承受高周循环荷载作用的结构。无论是对新结构的没 计还是对已建并在运行过程中的建筑所进行的强度校核，疲劳强度都是主要的实验和计算内容。 通常新结构的设计都采用静强度计算方法。考虑到结构实际是在变荷载作用。F工作的，一般采用加人 许刚安全系数或降低许用应力的办法。由于静载破坏是整体断裂，所以提高强度必然要加大整个截面的尺 寸，但有时即使加大了截面尺寸，结构仍会发生疲劳破坏。这是因为疲劳破坏与静载破坏是不同的，疲劳 裂纹首先在结构的危险点的局部区域内产生，继而裂缝扩展直至断裂。所以只要将危险点的峰值应力降卜I 来，或将危险点局部区域的材料强度提高，就能提高疲劳强度也就是采用疲劳强度设计，可以使所设计的 结构在不增加重量和尺寸的情况下，提高疲劳强度或延长结构的使川寿命…。 在结构运行阶段，对于已产生的疲劳裂纹和已疲劳断裂结构进行失效分析，它能够对结构的维修提供 止确而合理的方案，同时可以为今后的设计反馈重要的经验性资料信息。因此混凝土疲劳强度的研究对丁． 既经济义安全合理地进行结构设计以及指导结构的维修有非常重要的理论意义和经济效益。 2混凝土疲劳强度的研究 白J829年德国-|：程师AlbertWAJ对于铁链的重复荷载试验开始，疲劳概念就形成了。1852年W6 bier提示孓_Ⅳ曲线历，疲劳强度设计方法被广泛地应用于各种专业的机械殴计中。国外从191{j：纪末，随 着预麻力混凝十桥梁的建设，人们开始了对混凝土受压力疲劳特性的研究。20世纪20年代，公路系统的 发展，使研究者迫切需要发现混凝土疲劳特性。于是，开展了相应的试验研究jI：俐2J。30年代面对航空运 输业的挑战，人量机场跑道和桥梁的修建，相应的疲劳研究受到了特别的重视。50年代和60年代，致力 I．钢筋混凝十结构地震荷载的重复作用(即低周疲劳分析)方面的研究。不过70年代以前的混凝十结构 按奠《{i／l：)-tj麻力法没汁，采用的许用应力较低，混凝土结构疲劳破坏的事件少。这一时期以前的研究I：作， 土要通过单轴受压、受弯疲劳试验，对影响混凝土疲劳强度和寿命的诸多冈素，如加载水平的范闱、加载 频率、加载历程、偏心加载、材料性质和环境条件等，进行了定性与定餐化的研究。70年代斤，铁路、桥 梁、吊车梁、电视塔、高层建筑、海洋平台等承受了高周循环荷载作用的结构人缱采J{J，这些结构的I：作 戍力不断提高，使得混凝土结构的疲劳强度的研究迅猛地开展，在试验方面和理论方面都取得了很人的成 果，并目．许多都开始应用于建筑业结构设计之中，为：]：：程实际设计和维修提供坚实的理论基础和有效的实 嗡』乃≮芸： ’坫金坝||：JIltJti省F1然科学雎金资助 t／：精简介：$上乐稼‘1961)．男．IlIpq人．讲!fi|j．}i婴从事力学教学下作(1■mn¨：wmaghci㈨2㈣I地l^^t¨n) ·I．436· 3混凝土疲劳强度的试验研究 试验研究主要进行的是普通混凝一二、轻骨料混凝土和纤维混凝I：在单向应力状态和复杂戍力状态卜-的 疲-7试验。 3．1单向应力状态 ‘ 首先开展的是加载频率对普通混凝十疲劳寿命影响的单轴受压疲劳试验。结果发现加载频率为 4．5～7．5Hz，不同的加载频率对疲劳寿命影响很小。接着进行的是水泥含量、水灰比、养护条什、加载时的 泓凝十．龄期、混凝一卜的通风条件、粗骨料等对混凝士疲劳强度的影响，结果表明，这些冈素对混凝