低温钢纤维混凝土梁抗折疲劳特性的试验研究

【摘要】：钢纤维混凝土由于其具有的优良的抗拉强度、抗弯强度、抗冲击强度、抗疲劳强度以及较好的延性及控制裂缝的能力,目前已广泛应用于土木工程中。本文在国内外有关钢纤维混凝土疲劳特性研究的基础上,通过试验研究了低温钢纤维混凝土基本力学性能和低温下钢纤维混凝土梁抗折疲劳寿命、抗折疲劳变形特性以及损伤特性。试验发现低温养护钢纤维混凝土单轴抗压强度低于标准养护下的抗压强度,低温养护钢纤维混凝土抗折强度高于标准养护下的抗折强度,但低温养护下的抗压强度和抗折强度都随着温度的下降有所提高。低温养护钢纤维混凝土梁抗折疲劳破坏过程可以大致分为疲劳裂纹的潜伏阶段、萌生及稳定扩展阶段、失稳破坏阶段三个不同阶段。低温下钢纤维混凝土梁在高应力水平下的抗折疲劳寿命低于低应力水平下的疲劳寿命,并且抗折疲劳寿命能较好的满足双对数疲劳方程。通过试验数据回归分析得到了-7℃低温养护下钢纤维混凝土梁抗折疲劳lgS-lgN方程为lgS=0.07659-0.0563lgN;-12℃低温养护下钢纤维混凝土梁抗折疲劳lgS-lgN方程为lgS=0.15517-0.09083lgN。本试验拟合出的低温养护下钢纤维混凝土梁抗折疲劳的双对数疲劳方程可用于疲劳寿命的粗略预估。由于试验数据的离散性,对抗折疲劳寿命进行了威布尔分布检验,发现低温养护钢纤维混凝土梁抗折疲劳寿命较好服从两参数威布尔分布,在此基础上建立了服从两参数威布尔分布的P-S-N曲线方程。低温钢纤维混凝土梁在抗折疲劳变形过程中残余应变的发展经历了潜伏期、稳定发展期和迅速发展期。根据实测数据回归得到了低温钢纤维混凝土梁抗折疲劳变形的第二阶段残余应变率和加载应力的关系方程,-7℃养护下的方程为:lg(?)_(sec)=3.445×10~(-7)+6.102×10~(5)lgS;-12℃养护下的方程为:lg(?)_(sec)=2.181×10~(-7)+3.211×10~(-5)lgS。低温钢纤维混凝土梁在高应力下的抗折疲劳弹性模量衰减速率大于低应力下的衰减速率。低温钢纤维混凝土梁疲劳损伤演化过程可划分为损伤潜伏阶段,损伤稳定扩展阶段和损伤失稳扩展或破坏阶段等三个不同阶段。在较高应力水平下钢纤维混凝土的损伤发展速率明显高于低应力水平下的损伤发展速率。