疲劳对配筋混凝土梁的使用性能影响分析.pdf

分类号：U 4 4 ：U 4 5 1 0 7 1 0 2 0 0 5 1 0 5 9 强步犬海 硕士学位论文 疲劳对配筋混凝土梁的使用性能影响分析 导师姓名职称 申请学位级别 刘波 贺拴海教授 硕士学科专业名称桥梁与隧道工程 论文提交日期0 8 年5 月l O 日论文答辩目期0 8 年5 月3 1 日 学位授予单位长安大学 答辩委员会主席 学位论文评阅人 刘来君教授 刘来君教授孙虎平高工 摘要 交通运输的迅速发展在国民经济的高速发展中发挥着越来越重要的作用，然而随着 车流量的迅速增加，尤其是各种大型超载超重车辆的出现，给现有桥梁带来了巨大的挑 战。致使各类桥梁结构在反复荷载作用下凸现出各种病害，如桥梁在正常服役期内出现 较大变形和裂缝等，严重的影响到桥梁的线形甚至危及到桥梁的安全性能。根据国内外 相关资料的调查研究表明，认为钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的疲劳失效是结构物的 主要破坏形式之一。 本文作为交通部科技项目大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策项 目专题三“大跨径预应力混凝土梁桥反复移动荷载的作用效应研究”的前期研究工作。 通过调查分析国内外对钢筋混凝土和预应力混凝土梁的疲劳性能的研究概况，为后续研 究工作的顺利展开奠定了坚实的基础。主要研究成果如下： 1 ) 总结影响混凝土疲劳性能主要因素，通过分析对比不同学者对混凝土结构在重 复荷载作用下的疲劳失效模式，认为在重复荷载作用下最小应力水平对混凝土的抗压疲 劳性能影比较敏感，其值随最小应力水平增大而增大；变形模量随重复荷载的次数成反 比关系。 2 ) 论文介绍钢筋混凝土疲劳性能在国内外的研究状况，分析对比了不同学者对计 算光圆钢筋、变形钢筋的疲劳强度S N 曲线之间的特点，分析钢筋混凝土梁的裂缝宽度 随荷载重复次数N 的增加而增大。 3 ) 调查分析预应力混凝土梁正截面抗弯疲劳性能，归纳受弯构件在重复荷载作用 下正截面疲劳破坏形态。通过分析对比发现预应力筋的应力随重复次数N 的增大而增 大，预应力度对挠度的影响比较敏感，预应力度的增大可以有效地降低构件变形，在重 复荷载作用下构件的裂缝宽度随重复次数N 的增加而增加，构件的裂缝宽度在荷载前期 增长的比较快，后期增长比较缓慢。 关键词：等幅重复荷载疲劳性能 配筋混凝土梁 裂缝挠度 A bs t r a c t T h et r a n s p o r t a t i o nr a p i dd e v e l o p m e n ti s p l a y i n gt h em o r ea n dm o r ev i t a lr o l ei n t h e n a t i o n a le c o n o m yh i g hs p e e dd e v e l o p m e n tw h i c hh a sb r o u g h tt h eh u g ec h a l l e n g ef o rt h e e x i s t i n gb r i d g e 。T h er e p e a t el o a dc a u s e se a c hk i n do fb r i d g es t r u c t u r et oa p p e a rm a n yk i n d so f p l a n td i s e a s e s ，l i k et h eb r i d g ea p p e a r st h eb i gd i s t o r t i o na n d t h ec r a c ki nt h en o r m a le n l i s t m e n t p e r i o d ，e v e ne n d a n g e r si n f l u e n c et ot h eb r i d g es a f e t yp e r f o r m a n c e T h ed o m e s t i ca n df o r e i g n i n v e s t i g a t i o na n ds t u d yt h o u g h tr e i n f o r c e dc o n c r e t eb e a ma n dt h ep r e s t r e s s e dc o n c r e t eb e a m f a t i g u ef a i l u r ei so n eo fs t r u c t u r em a i nd e s t r u c t i o nf o r m s T h i sa r t i c l em a k e st h eM i n i s t r yo fC o m m u n i c a t i o n ss c i e n c ea n dt e c h n o l o g yp r o j e c tt h e e a r l i e rp e r i o dr e s e a r c hw o r ko f “G r e a tS p a nP r e s t r e s s e dc o n c r e t eB e a mb r i d g ed e f l e c t i o n R e a s o nA n a l y s i sA n dC o u n t e r m e a s u r eP r o j e c t t h et o p i ct h r e e t h eg r e a ts p a np r e s t r e s s e d c o n c r e t eb e a mb r i d g em o v e st h el o a dr e p e a t e d l yt h ef u n c t i o ne f f e c tr e s e a r c h T h r o u g h i n v e s t i g a t e sa n da n a l y z e st h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e i n f o r c e dc o n c r e t ea n dt h ep r e s t r e s s e d c o n c r e t eb e a mf a t i g u ep e r f o r m a n c eo b t a i n sm a n yc o n c l u s i o n s 1 ) T h i sa r t i c l es u m m a r i z e dt h ei n f l u e n c ec o n c r e t e sf a t i g u ep e r f o r m a n c ep r i m a r yf a c t o ra n d t h ea n a l y s i sc o n c r e t es t r u c t u r eu n d e rr e d u n d a n tl o a d f u n c t i o nf a t i g u ef a i l u r ep a t t e r n T h e s c h o l a rt h o u g h tt h a tt h em i n i m u ms t r e s sl e v e li sq u i t es e n s i t i v eu n d e rt h er e d u n d a n tl o a d f u n c t i o nt ot h ec o n c r e t e sr e s i s t a n tt oc o m p r e s s i o nw e a r yp e r f o r m a n c es h a d e ，i t sv a l u e i n c r e a s e sa l o n gw i t ht h em i n i m u ms t r e s sl e v e li n c r e a s e s 2 ) T h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h a tt h er e i n f o r c e dc o n c r e t ew e a r yp e r f o r m a n c ei nt h ed o m e s t i c a n df o r e i g nr e s e a r c hc o n d i t i o n ，a n da n a l y s i st h ed i f f e r e n ts c h o l a rt oc a l c u l a t et h el i g h tr o u n d S t e e lb a ra n dd e f o r m e dr e i n f o r cb a rf a t i g u es t r e n g t hS Nc u r v ec h a r a c t e r i s t i c T h e yt h o u g h t t h a tt h er e i n f o r c e dc o n c r e t eb e a m Sc r a c ko p e n i n gi n c r e a s e sa l o n gw i t hl o a dm u l t i p l i c i t yN i n c r e a s e s 3 ) T h i sa r t i c l ed i a g n o s i sp r e s t r e s s e dc o n c r e t eb e a mr i g h ts e c t i o na n t i - c u r v e df a t i g u e p e r f o r m a n c ea n dI n d u c e st h er e d u n d a n tl o a dt ot h ec o m p o n e n tf a t i g u ef a i l u r es h a p e T h r o u g h a n a l y s i sc o n t r a s tt h i sa r t i c l ed i s c o v e r e dt h a tt h ep r e - s t r e s s e dm u s c l e Ss t r e s si n c r e a s e sa l o n g w i t hm u l t i p l i c i t yNi n c r e a s e s T h i sa r t i c l ed i s c o v e r e dt h a tt h eP P Ri n f l u e n c ei sq u i t es e n s i t i v e t ot h ea m o u n to fd e f l e c t i o na n dc o m p o n e n t Sc r a c ko p e n i n gi n c r e a s e su n d e rt h er e d u n d a n t l o a df u n c t i o na l o n gw i t hm u l t i p l i c i t yNi n c r e a s e s K e yW o r d s ：r e p e a t e dl o a d ；f a t i g u e p e rf o r m a n c e ； r e i n f o r c e m e n tc o n c r e t eb e a m ；c r a c k d e f l e c t i o n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 7 三钽 口孑年岁月3 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：主7 1 ：；碰 口彳年多月弓7 日 导9 零签名：葛，j 档 年月日 长安大学硕上学位论文 1 1 选题的背景和意义 第一章绪论 疲劳失效是工程结构在承受反复荷载作用下的主要失效模式之一，如工业厂房中的 吊车梁，铁路公路中的桥梁等。疲劳破坏的主要特征是破坏应力低于静态应力强度而发 生的一种破坏，是一个缓慢的过程，疲劳破坏的实质是一个损伤累积的过程。 根据有关部门统计，在国内外调查研究表明大跨径预应力混凝土梁桥主梁在运营中 跨中下挠问题已严重的影响到桥梁的使用性能和安全性能，分析其原因主要是交通运输 量的增加，尤其是各种大型超载超重车辆的出现，给现有桥梁带来了巨大的挑战。致使 各类桥梁结构的负载越来越大，在役钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的疲劳破坏问题变 得越来越突出。 桥梁结构在其服役期内，除承受静载作用以外，还承受着频繁的反复荷载的作用。 结构材料在重复荷载的作用下，将会发生低于静载强度的脆性破坏，即疲劳破坏。长期 承受反复荷载作用的混凝土结构，其抗力将随疲劳损伤的累积而衰减，最终导致结构功 能退化或失效。早期混凝土结构的疲劳问题并没有受到足够的重视，随着极限状态设计 理论和高强混凝土及高强度钢筋的普遍应用，许多构件处于高应力状态下工作，使得混 凝土结构的疲劳失效成为一个不可忽视的问题，日益受到工程界重视，因此，对于这类 结构设计，必须考虑结构构件的疲劳强度问题。 疲劳是力学的一个分支，它主要研究在交变载荷重复作用下材料和构件的强度问 题，研究应力应变状态与寿命的关系心1 。疲劳强度计算非常重要，掌握它就可能对某些 按疲劳强度设计的机器达到能力大、用料少、寿命长、成本低的要求。疲劳是一门综合 性学科，涉及的知识面很广，它与固体力学分析有关系，与数学、物理、化学、冶金、 机械和金属物理等学科也联系密切。疲劳破坏的机理是十分复杂的，因为影响疲劳行为 的因素很多，一些对材料或构件的静态性能影响很小的因素，在疲劳现象中却可以得到 很明显的作用。例如，疲劳对构件及结构表面状态和缺口形式是非常敏感的。影响疲劳 的因素众多，分清它们在疲劳过程中的影响比例十分困难，因此，疲劳仍然是世界各国 努力攻克的学科堡垒。 第一章绪论 1 2 国内外研究现状 1 2 。1 混凝土疲劳 在土木工程领域，对混凝土疲劳特性的研究始于2 0 世纪初。由于混凝土在铁路桥 梁、道路等方面的大量应用，使得人们对混凝土的抗压、抗剪切疲劳性能进行了一系列 的研究。但在7 0 年代以前，由于混凝土结构按照容许应力法设计，采用的容许应力比 较低，混凝土结构因疲劳而破坏的事件比较少。因此，对混凝土的疲劳问题并没有像钢 结构那样受到重视。随着科技进步与工业发展，7 0 年代后，高强度混凝土及高强度钢筋 不断出现与投入应用，构件的工作应力状态不断提高。同时，铁路桥梁、吊车梁、海洋 平台、电视塔、高层建筑、核反应堆安全壳、路面、机场跑道等承受高次循环荷载的结 构多采用钢筋混凝土建造，使得混凝土结构的疲劳成为一个不可忽视的现实问题。因此， 根据工程实践的需要，国内外陆续开展了一系列关于混凝土疲劳性能的研究。 混凝土材料在循环荷载下的疲劳变形、疲劳强度和疲劳损伤研究是钢筋混凝土及预 应力混凝土结构疲劳变形、裂缝和疲劳损伤破坏分析的基础，是混凝土结构疲劳性能研 究中一个重要的问题。从国内外进行的大量钢筋混凝土和预应力混凝土梁的试验结果来 看，构件发生受压区混凝土疲劳破坏的例子是极少的。只有当配筋率很高或截面形状特 殊的梁( 如倒T 形) ，才有可能因混凝土疲劳压碎而发生突然破坏。因此，混凝土的抗压 疲劳强度一般不起控制作用。但是，在使用荷载作用下受拉区混凝土的歼裂及受压区混 凝土的动力徐变对预应力混凝土构件的疲劳性能也会产生较大的影响。因此，对于作为 预应力混凝土受弯构件的组成材料的混凝土来说，我们更关心的是其轴心受压疲劳性 能、轴心受拉及拉一压疲劳强度和弯曲疲劳强度等。美国于1 9 4 7 年成立了混凝土疲劳委 员会，即专门研究混凝土的疲劳问题。早在1 8 2 9 年A l b e n 就开始研究承受屋顶重复荷 载的金属疲劳问题；继之是一批铁路专家的相关研究，其中比较著名的是1 8 4 9 年的 H o d g k i n s o n 和1 9 5 2 年的W h o l e r 对桥梁和火车轴承的疲劳研究；对混凝土的疲劳研究要 相对落后，直到18 9 8 年C o n s i d e r e 和D eJ o l y 开始研究水泥沙浆试件的疲劳。他们对混 凝土的压、剪、钢筋的断裂、混凝土与钢筋的粘结等疲劳破坏形态做出了初步的分解。 国内一些学者也做了大量的研究姚明初、吴佩刚、钟美秦、宋玉普等做了大量的研究 3 l I o 1 2 2 钢筋混凝土结构疲劳 在钢筋混凝土结构疲劳研究方面，国内外有许多试验成果。影响t M 筋混凝土结构疲 2 长安大学顾十学位论文 劳性能的因素众多，试验测得的结构疲劳强度和疲劳寿命具有较大的离散性。相关的疲 劳研究主要从以下几个方面进行：钢筋的疲劳性能n 引、混凝土的疲劳性能n 引、钢筋和混 凝土之间的粘结疲劳性能n4 1 。结构的疲劳破坏的危险性大，主要因为疲劳破坏是没有预 兆的脆性破坏，破坏的后果往往是灾难性的。对于疲劳破坏，工程界已经给予十分的重 视。在我国现行的钢筋混凝土规范中，对构件进行疲劳验算，以保证结构在设计使用期 间不会因为疲劳而导致结构失效。由于结构的疲劳特性十分复杂，要彻底了解结构的疲 劳特性非常困难，还需要做大量的相关研究工作。 钢筋混凝土的疲劳是一个复杂的过程，涉及的因素很多。目前所取得的研究成果仅 仅揭示了疲劳现象的部分规律，还不足以全面反映工程中的混凝土疲劳行为，使得疲劳 设计与评估缺乏更有效的依据。目前的结构疲劳强度设计几乎都是建立在S N ( s t r e s s n u m b e ro fl o a dc y c l e s ) 曲线或断裂力学基础上的。通过实验并考虑一定的可靠 度，确定疲劳极限，要求在疲劳荷载下混凝土、钢筋的应力小于目标疲劳寿命( 一般为 2 x 1 0 5 次) 所对应的应力值。在最近几年，疲劳损伤研究和疲劳寿命估算已成为结构工程 和防灾工程最热门的研究领域之一，但以研究金属结构或素混凝土结构较多。 由于钢筋混凝土是一种复合材料且离散性较大，所以对钢筋混凝土结构的研究还相 对较少。例如，N A 马达洛夫在文献n 明中较详细的阐述了重复荷载作用下钢筋混凝土受 弯构件性能的两类问题：1 ) 钢筋构造对钢筋混凝土受弯构件的强度、裂缝形成和刚度的 影响；2 ) 钢筋混凝土结构疲劳计算理论的若干问题。M a xS c h l a f l i 等人n 们还进行了2 7 块 钢筋混凝土桥面板的疲劳试验，研究了跨中挠度、钢筋和混凝土应变与循环次数的关系， 对在役混凝土桥梁的评估程序提出了思路，并列出了需要深入研究的方向；美国混凝土 学会2 1 5 委员会n 刀、美国的H a n s o n n8 ，和瑞士的H e r z o g 在他们的报告中列举了大量的 参考文献，对混凝土结构的疲劳问题进行了综述，国际桥梁与结构协会( L A B S C ) 1 9 8 2 年 在瑞士洛桑召开的研讨会上专门讨论了混凝土结构的疲劳问题n9 。，日本也做了大量的钢 筋混凝土模型梁的疲劳试验盼们。 我国在这方面也做了一些工作，太原工程学院土木系乜、李秀芬和钟铭等，找出了 受弯构件混凝土弯曲受压的变形模量E ，和疲劳变形模量E P I 之间的关系，可以计算不同 荷载重复次数下梁中纵向受拉变形钢筋的应力。陈浩军等口2 1 对6 0 根不同配筋率的冷轧 带肋钢筋混凝土简支标准粱( 5 5 0 r a m 1 5 0 m m x l 5 0 m m ) 进行了等幅疲劳荷载试验研究，针 对不同的疲劳破坏形式，折断破坏、弯拉破坏和剪压破坏，分析产生不同破坏形式的原 因，提出了界限配筋率的概念；指出受弯构件在适当配置冷轧带肋钢筋后具有良好的抗 3 第一章绪论 裂和延性性能，且其疲劳寿命也有显著地提高：提出了考虑不同配筋率的影响、可供配 筋混凝土路面设计参考的疲劳方程。但试验本身是一个模型试验，其结果要运用到实际 结构中还有一定的距离，仍有相当多的工作有待进行。 国内外的研究表明，混凝土结构的疲劳性能与其复合材料的疲劳抗力性能有关，在 交变荷载作用下，混凝土梁、板的破坏通常是由于钢筋的疲劳断裂所致。曾志斌等n 2 3 着重研究了普通钢筋混凝土梁所用钢筋的疲劳抗力曲线，并根据最近对普通钢筋混凝土 梁用钢筋的试验成果，提出了新的疲劳S N 疲劳寿命曲线及疲劳极限的概念，为制定和 修编有关规范标准以及工程应用研究提供了新的试验依据。 李秀芬等瞳3 1 对1 1 根配有新I I I 级钢的高强混凝土的简支梁进行了静载和等幅疲劳荷 载的试验研究，提出高强混凝土受弯构件在等幅疲劳荷载作用下的正截面疲劳设计方 法；钟铭等乜4 1 的试验分析结果表明，高强混凝土梁中应用高强钢筋，可以使得两者的性 能得到充分发挥，在疲劳荷载作用下构件的刚度降低。 上述研究成果，奠定了钢筋混凝土受弯构件疲劳破坏的经典强度理论基础，解决了 一些工程应用的实际问题，但随着科学技术的不断发展，在工程应用中又出现了上述研 究成果不能解决或解决不完善的问题，因此有待进一步深化和完善。 1 2 3 预应力混凝土结构疲劳 1 9 7 0 年以前，国外预应力混凝土构件的疲劳试验基本上都是针对仅配置预应力钢筋 的全预应力混凝土构件，不同的是有些试件采取的是只张拉其中部分的预应力钢筋。早 期的相关文献乜5 2 8 1 由于疲劳试验的离散性大，加之试验样本较少，所以一般定性的结论 较多，定量的结论较少，且研究主要侧重于构件的疲劳寿命。1 9 4 6 年瑞士的一个早期报 告中首先考虑了预应力混凝土构件的疲劳强度。M a g n e l 进行了第1 个足尺寸的后张有 粘结全预应力混凝土梁的疲劳试验。 近三十余年来国外对部分预应力梁的疲劳性能进行了较多的试验研究。但是2 0 世 纪9 0 年代以后国外关于部分预应力混凝土梁的疲劳试验方面的资料很少。 B e n n e t t 等对后张有粘结矩形截面部分预应力混凝土梁进行了一系列的试验，其中3 根用于疲劳试验。预应力筋采用由7 m m 钢丝，非预应力钢筋采用巾1 3 m m 的热轧变形钢 筋。总钢筋强度的5 0 - - 7 5 由于预应力钢丝提供。疲劳荷载的变化范围是0 2 7 - - 0 5 5 倍的静力极限荷载值。所有的试验梁都经受了4 0 0 万次疲劳荷载的作用而未发生疲劳破 坏。之后的静载试验表明经受疲劳荷载后的梁的静载强度没有降低。 4 长安大学硕上学位论文 A b e l e s 等人研究了钢绞线、配筋情况、粘结好坏和非预应力钢筋等对疲劳寿命的影 向。 E IS h a h a w i 等对8 根后张有粘结T 梁进行了疲劳试验研究。试验结果表明，裂缝、 挠度和非预应力筋的应力在加载初期变化显著，随后保持稳定发展直至疲劳破坏。渐增 疲劳荷载上限的加载方式使构件寿命降低。 国内近二十年来，针对部分预应力混凝土构件的疲劳性能也开展了不少试验研究， 取得了一些可贵的研究资料。 车惠民等啪3 对8 根后张法混合配筋部分预应力混凝土T 梁进行了弯曲疲劳试验。梁 高4 5 c m ，跨度4 0 0 c m ，非预应力钢筋布置在预应力筋下面靠近受拉边缘。实验结果表 明梁的疲劳破坏都是由于非预应力钢筋的疲断。 钟明全等啪3 u 进行了1 2 根混合配筋部分预应力T 形梁的试验研究，其中8 根进行 疲劳试验。根据试验结果，重点分析了部分预应力梁的裂缝开展过程以及疲劳加载对梁 的非预应力钢筋应力和裂缝宽度的影响。 姜绍恒口2 1 对1 8 根不同预应力度的先张法部分预应力混凝土I 形梁进行了静载和疲 劳试验研究。试验中1 1 根承受疲劳荷载作用的试件经受2 0 0 万次重复荷载作用后，均 未发生疲劳破坏，然后对这1 l 根试验梁分别采用增大疲劳荷载上限值继续疲劳至破坏 或采取静载破坏的方法。 马林碡3 3 通过对1 8 组空气中国产1 8 6 0 级钢绞线的疲劳试验，归纳了我国1 8 6 0 级低 松弛预应力钢绞线5 0 保证率时的S - N 曲线表达式。 张克波口4 3 对2 5 根长4 2 m 的工字形部部分分预应力梁进行静载和等幅疲劳试验，研 究了不同预应力度对刚度和挠度的影响，分析表明疲劳对部分预应力梁的受压区高度影 响较小，疲劳后截面变形仍基本符合平截面变形假定。 吕海燕和戴公连口印通过将受弯构件静载下的刚度B 乘以疲劳折减系数来考虑疲劳荷 载作用下挠度的增长。并通过对3 2 根预应力混凝土梁的疲劳试验实测结果的回归分析 得到了梁的刚度疲劳折减系数口。 何广汉等口町对三组部分预应力混凝土梁的实验研究，分析了预应力钢筋的粘结性能 对有粘结部分预应力混凝土梁在静载和重复荷载作用下裂缝开展情况的影响，指出了在 重复荷载作用下梁的裂缝增长取决于它的初始开裂程度和截面受拉区的粘结效应。 5 第一章绪论 1 3 本文研究内容 与结构的静力性能研究相比，疲劳性能的研究不仅试验难度大、时间长、成本高、 耗费人力多，而且机理复杂，因此尚有很多问题需投入资金开展研究；且各种研究结果 表现形式不统一，各类规范有一定的滞后性，严重制约了相关规范的发展。本文结合西 部交通部科技项目大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策之专题三 “大跨径预应力混凝土梁桥反复移动荷载的作用效应研究”，通过调研和分析比较的方 法，分析和研究了钢筋混凝土和预应力混凝土梁在重复荷载作用下的疲劳性能，主要工 作如下： 1 ) 在研究国内外有关文献的基础上，分析混凝土的疲劳抗压性能、抗拉和拉一压性 能，在此基础上总结归纳各种计算模型的相互差异性。 2 ) 总结了钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁疲劳研究的进展情况，分析影响钢筋混凝 土梁和预应力混凝土梁疲劳破坏的影响因素。 3 ) 归纳总结钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁在重复荷载作用下的失效模型，并分析 对比各种破坏模型的使用范围和之间的相互差异。 6 长安大学硕上学位论文 参考文献： 1 】A C IC o m m i t t e e215 C o n s i d e r a t i o nf o rd e s i g no fc o n c r e t es t r u c t u r es u b j e c t e dt of a t i g u e l o a d i n g A C IJ o u r n a l ，1 9 7 4 ，7 1 ( 3 ) ：9 7 , - 一1 2 1 2 1 B I 桑多尔，1 9 8 5 ，循环应力与循环应变的基本原理俞炯亮译北京：科学出版社，7 8 【3 】宋玉普混凝土结构的疲劳性能及设计原理机械工业出版社2 0 0 6 ，7 【4 钟美秦混凝土疲劳强度的研究铁道建筑1 9 9 6 ，9 【5 姚明初混凝土在等幅和变幅重复应力下疲劳性能的研究铁道部科学研究院报 告1 9 9 0 【6 吴佩刚，赵光仪，白利明高强混凝土抗压疲劳性能研究土木工程学报，1 9 9 4 ，2 7 ( 3 ) ：3 3 - 4 0 【7 杨梦蛟预应力混凝土梁正截面疲劳抗裂性铁道建筑1 9 9 4 ，4 8 长沙铁道学院桥梁室译预应力混凝土及铁路结构疲劳译文1 9 8 7 9 B a l a g a mPN A n a l y s i so fp r e s t r e s s e dc o n c r e t eB e a sf o rf a t i g u el o a d i n g P C I , M a y - J u n e 1 9 8 1 1 0 1 贺拴海桥梁结构理论与计算方法人民交通出版社2 0 0 3 ，8 2 5 2 , - 一2 5 3 1 1 】吕培印混凝土单轴、双轴动态强度和变形试验研究大连理工大学博士论文2 0 0 1 【1 2 曾志斌，李之榕普通混凝土梁用钢筋的疲劳S - N 曲线研究土木工程学报，1 9 9 9 ， 3 2 ( 5 ) ，1 0 - - - , 1 4 1 3 欧进萍，林燕清混凝土疲劳损伤的强度和风度衰减试验研究哈尔滨建筑大学学报， 1 9 9 8 ，3 1 ( 4 ) ：1 8 【1 4 1 徐有邻，沈文都，汪洪。钢筋矽粘结锚固性能的试验研究建筑结构学报1 9 9 4 ， 1 5 ( 3 ) ：2 6 - - 3 7 【1 5 I N A 。马达洛夫著，谢君斐译。钢筋混凝土受弯构件在重复荷载下的性能研究北京：科 学出版社，1 9 6 4 【16 M a xS c h l a f l ia n dE u g e nB r u h w i l e r F a t i g u eo fE x i s t i n gR e i n f o r c e dC o n c r e t eB r i d g eD e c k S l a b s E n g i n e e r i n gS t r u c t u r e s ，1 9 9 8 ，2 0 ( 11 ) ：9 9 1 9 9 8 【l7 A C IC o m m i t t e e2 15 C o n s i d e r a t i o n sf o r D e s i g no fC o n c r e t eS t r u c t r u eS u b j e c t e dt o F a t i g u eL o a d i n g JA mC o n e n s t ，f r o c ，19 7 4 ，71 ( 3 ) ：9 7 - - 一121 1 8 H a n s o nJM D e s i g nf o rF a t i g u e ，H a n d b o o dS t r u c t u r a lo f C o n c r e t e 1 9 8 3 ，( 1 6 ) ：1 3 5 7 第一章绪论 19 F a t i g u eo fS t e e la n dC o n c r e t eS t r u c t u r e s ，P r o c e e d i n g so fC o l l o q u i u m ，L a u s a n n e ，L A B E E R e p o r t ，1 9 8 2 ，3 7 ：8 9 5 2 0 】国分正胤各种高张力异形铁筋疲劳研究土木学会论文集，1 9 6 5 ( 1 2 2 ) 2 1 钢筋混凝土结构研究报告选集，中国建筑工业出版社，1 9 8 1 ，2 3 5 - 2 5 4 2 2 陈浩军，彭艺斌，张起森冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件疲劳性能的试验研究东南大 学学报，2 0 0 2 3 2 ( 5 ) ：7 3 7 - - 7 4 0 【2 3 李秀芬，吴佩刚，赵光仪高强混凝土梁抗弯疲劳性能的试验研究土木工程学报，1 9 9 7 ， 3 0 ( 5 ) ：3 7 4 2 【2 4 钟铭，土海龙，刘仲波，孟建伟高强钢筋高强混凝土梁静力和疲劳性能试验研究 建筑结构学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 2 ) ：9 4 - - 一1 0 0 2 5 B e n n e t tE W P a r t i a l l yp r e s t r e s s e dc o n c r e t em e m b e r su n d e rr e p e a t e dl o a d i n g I n ： M Z C o h n P a r t i M l yp r e s t r e s s i n g ，f r o mt h e r o yt op r a c t i c e ，v 1 D o r d r e c h t ：M a r t i n u sN i j ho f P u b l i s h e r s ，19 8 6 【2 6 P r i c eK M ，E d w a r d sA D F a t i g u es t r e n g t ho fp r e s t r e s s e dc o n c r e t ef l e x u r a lm e m b e r s P r o cI n s tC i vE n g ，19 7 0 ，4 7 ：2 0 5 , - - - 2 2 6 2 7 A b e l e sR W ，G i l lV L H i 曲一s t r e n g t hs t r a n dr e i n f o r c e m e n tf o rc o n c r e t e 1 9 6 9 ：1 2 7 1 3 3 2 8 B e n n e t tE W ，C h a n d r a s e k h a rC S S u p p l e m e n t a r yt e n s i l er e i n f o r c e m e n ti np r e s t r e s s e d c o n c r e t eb e a m s 1 9 7 2 ，6 ( 1 0 ) ：3 5 - - - 3 9 【2 9 】钟明全，车惠民，邵小康部分预应力硅梁的非预应力钢筋应力状态研究重庆交通学 院学报，1 9 9 3 ，1 2 ( 1 ) ：l - - 6 【3 0 钟明全部分预应力混凝土梁正截面钢筋应力及裂缝的试验研究：( 硕士学位论文) 成 都：西南交通大学，1 9 8 5 31 钟明全疲劳加载对部分预应力混凝土梁钢筋应力、裂缝宽度及静力强度的影响西南 交通大学学报，1 9 9 5 ，3 0 ( 3 ) ：2 8 3 一- 2 9 0 。 3 2 姜昭恒部分预应力混凝土先张法梁动载疲劳试验研究长沙铁道学院学报， 19 8 9 ：7 5 8 6 3 3 马林国产1 8 6 0 级低松弛预应力钢绞线疲劳性能研究铁道标准设计，2 0 0 0 ，2 0 ( 5 ) ：2 1 2 4 3 4 张克波静载和疲劳荷载作用下P P C 受弯构件的挠度长沙交通学院学报1 9 9 0 ，1 2 V o l N o4 8 建立了相应的S-N关系,提出了纵向总应变、弹性模量的经验公式,及其第二阶段总应变 增长率、弹性模量衰减率分别与疲劳寿命的关系式.(2)进行了混凝土单轴轴拉变幅疲劳性能试验.探讨了变幅疲劳残余应变的规律与特点.定义了损伤变量 ,得到了损伤积累和演化规律.建立了疲劳损伤模型,并用变幅疲劳试验结果验证了模型的有效性.(3)进行了高温下混凝土在等幅重复荷载作用下的抗拉疲劳 性能试验.研究了温度对砼抗拉疲劳强度、刚度、变形影响的规律,建立了考虑温度影响的S-N关系.给出了纵向总应变、割线模量的经验公式,及其第二阶段 总应变增长率、割线模量衰减率分别与疲劳寿命的经验公式.(4)把决定混凝土疲劳寿命的应力水平、应力比、加载频率和破坏概率作为神经网络的输入,以 疲劳寿命作为网络的输出,用网络结构描述它们之间的非线性关系.利用实验数据样本完成了网络的训练,并对模拟样本进行了疲劳寿命的估算,验证了BP网 络用于混凝土疲劳寿命估计的可行性和可靠性.另外,利用算例探讨了训练样本数对疲劳寿命估计精度的影响.(5)进行恒定侧压砼双轴压疲劳试验.观察了试 件破坏形态.分析了定侧压双轴压砼的疲劳强度、变形性能和刚度特性.建立了相应的疲劳方程、应变公式及第二阶段应变增长率与疲劳寿命间的关系 .