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混杂纤维混凝土弯曲疲劳特性试验研究及预测分析

常佳伟  
【摘要】:在土木工程领域,越来越多的混凝土结构承受着疲劳荷载的作用。如城市高架桥接缝处,吊车梁,高速路面,机场跑道,海洋平台。并且随着结构强度增强,自重减小,循环动荷载如风荷载,波浪荷载所占比例增大,这些都使混凝土疲劳成为不可忽视的关键问题。混杂纤维混凝土在成本低廉的基础上能发挥不同纤维的优势,本文以混杂纤维在军事防护工程中应用为依托,研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(IIFRC, Steel-Polypropylene Hybrid Fiber Reinforced Concrete)的弯曲疲劳特性。重点做了以下工作: 1.在系统试验的基础上,研究了素混凝土(C, Concrete)、聚丙烯纤维混凝上(PFRC, Polypropylene Fiber Reinforced Concrete)、钢纤维混凝土(SFRC, Steel Fiber Reinforced Concrete)和混杂纤维混凝土(HFRC)四种材料的弯曲性能。结果表明钢-聚丙烯混杂纤维混凝土能够有效提高混凝土的弯拉强度,并具有良好的增韧效果。 2.对C、PFRC、 SFRC和HFRC四种材料进行弯曲疲劳试验,获得了材料在不同应力水平下的疲劳寿命和应变-疲劳寿命曲线。分别运用威布尔分布理论和对数正态分布理论对疲劳寿命进行拟合分析,通过对比表明威布尔分布理论更适用于对混杂纤维混凝土的弯曲疲劳寿命分析。 3.通过理论分析,建立了不同失效概率下的双对数疲劳方程;在研究四种混凝土材料的弯曲疲劳损伤规律基础上,得出了混杂纤维对混凝土材料抗疲劳损伤的影响。 4.以各应力水平下的混凝土的疲劳试验结果为基础,建立了疲劳强度预测的灰色GM(1,1)模型,预测混杂纤维混凝土的疲劳强度,结果表明这种方法是足够精确的。 5.分别从能量守恒角度和裂缝产生扩展机理角度对试验中的一些现象做以解释,对混杂纤维混凝土疲劳过程理解更加深入。


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