鋼管混凝土抗壓疲勞特性研究.pdf

1、自19世紀開始,人們開始發(fā)現(xiàn)并研究混凝土的疲勞問題。伴隨著世界科技的不斷進步和我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,越來越多規(guī)模宏大、超高強度的高速公路、跨海大橋、機場港口等基礎(chǔ)性設(shè)施拔地而起并投入使用,在國民經(jīng)濟中其影響作用尤為重要與突出。在這些關(guān)乎民生的實際工程中,建筑物所受到的循環(huán)荷載加快損傷破壞其材料及結(jié)構(gòu)。因此在土木工程中結(jié)構(gòu)與材料的疲勞性能、疲勞壽命的規(guī)律直接關(guān)系到工程的安全。因此,工程上有關(guān)的疲勞壽命與其剩余強度等疲勞特性等研究課題在當今時

2、代、當今世界被越來越多的學者與工程師們所關(guān)注和重視。
　　伴隨著現(xiàn)今超高層、大跨度等特種結(jié)構(gòu)技術(shù)的日新月異,普通混凝土材料逐漸滿足適應不了其新型結(jié)構(gòu)的要求,鋼管混凝土作為一種新型的結(jié)構(gòu)應運而生,該種結(jié)構(gòu)具有施工方便、承載力大、韌性高、防火穩(wěn)定性佳、耐久性好等優(yōu)點,那么毋庸置疑,鋼管混凝土在當今社會的應用肯定會越來越廣泛,技術(shù)也會越來越成熟。因此可以分析預測該結(jié)構(gòu)應該具有良好的耐疲勞性能。本文以等幅荷載下鋼管混凝土抗壓疲勞性能試驗為

3、基礎(chǔ),結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范及疲勞破壞準則對鋼管混凝土的剩余抗壓疲勞強度等特性進行了研究,綜上所述,本文的試驗過程、數(shù)據(jù)采集與分析、理論研究主要囊括以下幾個方面:
　　(1)通過靜載實驗,得到圓柱體鋼管混凝土的極限抗壓強度,并仔細研究了鋼管混凝土破壞時的各種現(xiàn)象以及特性,得到了鋼管混凝土最終的破壞截面,不僅可以從實際試驗中上直接感受其破壞方式,而且還能為后續(xù)的破壞理論研究提供強有力的試驗支撐。
　　(2)在精確的得到鋼管混凝

4、土試件的初始極限抗壓強度等數(shù)據(jù)后,進行了其疲勞試驗,在參考大量的國內(nèi)外研究者的研究成果后,通過試驗驗證得到了疲勞應力水平與疲勞壽命的雙對數(shù)關(guān)系,并根據(jù)其經(jīng)驗公式,結(jié)合本文試驗的數(shù)據(jù),擬合出了鋼管混凝土的單軸抗壓S-N曲線方程,繪出了其S-N曲線。
　　(3)針對鋼管混凝土的抗壓剩余強度,引入可靠性理論作為研究工具對其進行探討,依據(jù)實驗數(shù)據(jù)和大量計算擬合出了鋼管混凝土在P=0.05、P=0.5、P=0.95下的抗壓疲勞的P-R-N曲

5、線,該曲線在能夠表示出剩余強度衰減的同時,還可以較為精確的給出其疲勞破壞的保證率,從而更加接近實際狀態(tài)。最后可以通過P-R-N曲線對鋼管混凝土的疲勞壽命進行有效的預測。
　　(4)引入了疲勞中的最大應變的概念定義鋼管混凝土的剩余強度衰減率,根據(jù)國內(nèi)外學者提供的鋼管混凝土衰減率的經(jīng)驗公式,發(fā)現(xiàn)損傷變量與抗壓剩余強度呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系,并擬合出了鋼管混凝土剩余強度衰減率的經(jīng)驗公式。同時驗證了鋼管混凝土內(nèi)部破損是其剩余強度衰減的重要原