[發(fā)明專利]一種彎剪受力狀態(tài)下混凝土疲勞強(qiáng)度曲線的獲取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710209301.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107063901A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁明;鄧遠(yuǎn)路;葉超兵;顏東煌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/32
• 分類號(hào): G01N3/32
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 湯財(cái)寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土疲勞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種彎剪受力狀態(tài)下混凝土疲勞強(qiáng)度曲線的獲取方法。

背景技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)疲勞抗力效應(yīng)的確定是開(kāi)展結(jié)構(gòu)疲勞可靠性研究至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。混凝土結(jié)構(gòu)疲勞性能研究多從彎拉和剪切受力狀態(tài)角度展開(kāi)，數(shù)十年以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域展開(kāi)了廣泛研究，取得了豐碩的成果，但前人的研究范圍主要在較為簡(jiǎn)單的受壓、彎拉及拉壓受力狀態(tài)疲勞試驗(yàn)；復(fù)雜的受力狀態(tài)有圍壓、側(cè)壓及雙軸壓疲勞試驗(yàn)研究，而對(duì)于混凝土剪切受力為主的疲勞強(qiáng)度曲線研究相對(duì)較少。因此，開(kāi)展混凝土構(gòu)件疲勞試驗(yàn)，以研究混凝土彎剪狀態(tài)下的疲勞抗力效應(yīng)和疲勞強(qiáng)度曲線方程，是開(kāi)展預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋彎剪疲勞可靠性研究的必要前提，具有重要的理論及工程意義。

然而，目前的混凝土抗剪疲勞性能研究多從試件形式和加載方式的設(shè)計(jì)入手，使剪切面破壞時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)與實(shí)際橋梁的應(yīng)力狀態(tài)相近，而忽略了在每一個(gè)應(yīng)力循環(huán)中，平均應(yīng)力和應(yīng)力幅值對(duì)疲勞壽命的影響，而直接用最大應(yīng)力進(jìn)行分析計(jì)算，這樣會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果的精確性的大幅降低。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步以及實(shí)際應(yīng)用對(duì)混凝土疲勞壽命結(jié)果的精確性的更高要求，急需一種合理可靠、精確度高的彎剪受力狀態(tài)下混凝土疲勞強(qiáng)度曲線的獲取方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決現(xiàn)有的彎剪受力狀態(tài)下混凝土疲勞強(qiáng)度曲線的試驗(yàn)方法，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不考慮實(shí)際應(yīng)力大小的變化范圍，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果精確度差、實(shí)際應(yīng)用過(guò)程易帶來(lái)不良后果的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種彎剪受力狀態(tài)下混凝土疲勞強(qiáng)度曲線的獲取方法，包括以下步驟：

S1、基于待測(cè)混凝土的彎剪受力狀態(tài)，設(shè)計(jì)混凝土試件和加載裝置的結(jié)構(gòu)；

S2、制作混凝土試件和加載裝置，開(kāi)展疲勞試驗(yàn)，并獲得疲勞試驗(yàn)結(jié)果；

S3、對(duì)獲得的疲勞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，獲得彎剪受力狀態(tài)下混凝土的最大應(yīng)力S_max與破壞循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系，即疲勞強(qiáng)度S_max-N曲線，引入應(yīng)力幅值S_a和平均應(yīng)力S_m，獲得彎剪受力狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力幅值S_a和平均應(yīng)力S_m兩者與破壞循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系，即疲勞強(qiáng)度廣義的S_a-S_m-N曲面。

在上述技術(shù)方案中，步驟S1還包括，利用有限元程序?qū)炷猎嚰澕魬?yīng)力場(chǎng)仿真模擬，以得到能模擬中小跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋?qū)嶋H過(guò)程中彎剪疲勞應(yīng)力狀態(tài)的混凝土試件。

進(jìn)一步的，在上述技術(shù)方案中，步驟S1中，所述彎剪受力狀態(tài)為混凝土的正應(yīng)力與剪應(yīng)力的比值，所述混凝土試件為局部加固的改進(jìn)型的“Z”型試件。

更進(jìn)一步的，在上述技術(shù)方案中，步驟S1中，所述局部加固為局部鋼板建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼加固。

在上述技術(shù)方案中，步驟S2中，所述疲勞試驗(yàn)包括：將混凝土試件置于加載裝置中，設(shè)定加載裝置的荷載，荷載采用正弦加載，等幅控制，重復(fù)多次加載試驗(yàn)，直至混凝土試件被破壞，混凝土試件破壞時(shí)的加載次數(shù)即為該應(yīng)力水平下的疲勞壽命。

在上述技術(shù)方案中，步驟S3中，對(duì)獲得的疲勞試驗(yàn)結(jié)果擬合時(shí)，采用最小二乘法進(jìn)行擬合，以得到彎剪受力狀態(tài)下混凝土的疲勞強(qiáng)度S_max-N曲線。

進(jìn)一步的，在上述技術(shù)方案中，步驟S3中，擬合獲取S_max-N曲線時(shí)，引入存活率，獲得存活率為90％的彎剪受力狀態(tài)下混凝土的疲勞強(qiáng)度S_max-N曲線。

更進(jìn)一步的，在上述技術(shù)方案中，步驟S3中，在引入應(yīng)力幅值S_a和平均應(yīng)力S_m的影響時(shí)，利用等壽命曲線，得到最大壓力S_max與應(yīng)力幅值S_a和平均應(yīng)力S_m的關(guān)系，最終獲得彎剪受力狀態(tài)下混凝土的疲勞強(qiáng)度廣義的S_a-S_m-N曲面。

更進(jìn)一步的，在上述技術(shù)方案中，步驟S3中，所述等壽命曲線為：

其中：

S_-1為最小壓力S_min比最大壓力S_max為-1的混凝土試件的疲勞極限，

σ_b為混凝土試件的拉伸強(qiáng)度極限，

m為混凝土試件的擬合常數(shù)，對(duì)于脆性材料，m＝1。