混凝土疲劳机理研究进展

混凝土材料在循环荷载作用下的损伤和破坏,即在应力和应变的反复作用下所发生的性能变化称为混凝土疲劳。本文就混凝土疲劳损伤研究、疲劳断裂研究、疲劳概率分析、疲劳预测模型分析、疲劳数值模拟、疲劳分析软件概况以及疲劳荷载谱处理等方面,分析探究了混凝土疲劳机理研究取得的进展及其发展趋势。

再生混凝土梁抗弯刚度的退化规律

首先理论推导黏结性能退化前后再生混凝土梁抗弯刚度的计算方法,在此基础上提出了简化计算方法,然后用试验结果对此方法的准确性进行验证,最后对再生混凝土抗弯刚度的退化规律进行了研究分析。结果表明,按提出的方法计算得到的刚度值与试验得到的刚度值很接近,且基本上偏于安全的一侧。提出的方法能较好地反应黏结性能退化后钢筋应变不再符合平截面假定,梁抗弯刚度的降低经历了先慢-后快-再慢等客观情况。

再生混凝土疲劳损伤机理的数值模拟

基于再生混凝土内部细观结构的数字图像,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型。首先,对弯折疲劳破坏后的再生混凝士弯折疲劳试件进行机械切割并对切割后的表面使用数码相机拍摄,获得截面数字图像。然后,对所获得的数字图像进行处理并对骨料和砂浆部分进行边缘检测,获得骨料和砂浆的边缘坐标,将其导入有限元分析软件,获得实体模型。最后,建立了二维细观再生混凝土疲劳损伤有限元模型,研究了再生混凝土在疲劳荷载作用下的损伤分布和应力分布的变化规律。

再生混凝土梁截面碳化深度分布的计算分析

首先,将裂缝弥散化并将裂缝的影响耦合到再生混凝土中CO_2的扩散系数中,基于Fick定律建立受力状态下再生混凝土中CO_2扩散方程,根据质量守恒定律,推导出考虑应力状态影响时再生混凝土中CO_2的传质方程;然后,通过加速碳化试验,确定了传质方程中应力水平影响系数的大小;最后,采用MATLAB编制有限元程序求解传质方程,确定了再生混凝土梁截面的碳化深度分布。结果表明,对于顶面不传质的再生混凝土梁,截面上的碳化深度分布很不均匀,受压区角部再生混凝土碳化深度最小,而受拉区角部再生混凝土的碳化深度最大,其值为受压区一般边再生混凝土碳化深度的2.2倍,为相应的无应力状态下同配比普通混凝土梁一般边的2.4倍。

再生混凝土梁抗弯刚度计算方法

对国内外再生混凝土梁的抗弯刚度试验结果与采用我国现有规范给出的梁刚度计算公式得到的计算结果进行对比分析,结果表明现有规范公式不适用于再生混凝土梁。在分析再生混凝土刚度的影响因素的基础上,理论推导得出再生混凝土梁的刚度计算公式,该公式的计算值与试验值之比的平均值为1.01,方差为0.16,计算值与试验值吻合良好。

再生混凝土框架结构延性研究

基于近年来国内外有关再生混凝土材料、再生混凝土柱、梁、框架和节点的性能试验研究结果,本文首先详细分析了再生混凝土材料延性,然后在此基础上进一步分析了再生混凝土材料延性对再生混凝土框架结构,包括再生混凝土柱、梁、框架和节点延性的影响。结果表明:再生混凝土的延性较普通混凝土有所降低,受再生粗骨料品质、再生骨料取代率以及再生混凝土强度等级等因素的影响;再生混凝土材料延性降低对再生混凝土框架结构延性有一定的影响,经过合理设计,在实际工程中可以满足抗震要求。

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力理论分析

钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构性能退化的主要原因。钢筋锈蚀后,除了其本身有效受力截面面积减小、强度和变形能力降低外,混凝土保护层沿受力钢筋纵向开裂以及钢筋和混凝土间黏结强度降低,最终钢筋混凝土结构耐久性性能和承载能力降低。目前,锈蚀钢筋混凝土抗弯承载力的计算方法大多基于试验结果统计之上的。在研究已有文献基础上,提出了新的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算的理论方法,并用试验结果进行了验证,结果令人满意。最后对钢筋锈蚀引起梁截面界限相对受压区高度的变化进行了分析,结果表明在常用的配筋率0.2%～2%范围内,钢筋混凝土梁中的受拉钢筋在钢筋锈蚀后仍能达到屈服。

再生混凝土疲劳断裂力学分析

本文在对再生混凝土断裂破坏形态进行分析的基础上,提出了虚拟张开型裂纹模型。由此分析了虚拟张开型裂纹的扩展速率,回归得到了裂纹扩展速率Paris公式的参数。通过对虚拟张开型裂纹的扩展速率理论分析结果进行分析,提出了指数形式的裂纹扩展速率公式,该公式较Paris公式更接近于理论分析的结果。