常秋影

（長(zhǎng)春建筑學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130607）

混凝土拉‐壓兩軸等幅疲勞損傷分析

常秋影

（長(zhǎng)春建筑學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130607）

本文選取混凝土在兩軸拉-壓等幅疲勞加載工況下不同應(yīng)力水平的兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，定義混凝土疲勞變形模量的衰減幅值為損傷變量，建立疲勞損傷模型，給出損傷演變方程，并進(jìn)行了疲勞損傷分析和剩余疲勞壽命預(yù)測(cè)，將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性并得出相應(yīng)的結(jié)論。

混凝土 疲勞 損傷 等幅

1. 試驗(yàn)工況

取兩種應(yīng)力水平下混凝土單側(cè)壓受拉等幅疲勞試驗(yàn)工況及疲勞壽命分別如表1及表2所示。

表1 試驗(yàn)加載工況

表2 疲勞壽命

從試驗(yàn)得出的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線可以發(fā)現(xiàn)，不同側(cè)壓應(yīng)力水平下的混凝土受拉等幅疲勞的循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線分布特點(diǎn)相一致，在疲勞初始和結(jié)束前階段曲線分布比較稀疏，而中間階段則比較緊密，這與單軸疲勞的應(yīng)力-應(yīng)變曲線特點(diǎn)基本相似。

2. 疲勞損傷分析

2.1 疲勞變形模量的計(jì)算

取損傷變量為混凝土疲勞變形模量的衰減幅值

計(jì)算本文例舉的兩種應(yīng)力水平及所給的疲勞壽命情況下混凝土受拉等幅疲勞的疲勞變形模量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 各種應(yīng)力水平下的疲勞變形模量計(jì)算結(jié)果工況（1）

工況（2）

2.2 疲勞損傷方程

為描述疲勞變形模量比隨循環(huán)次數(shù)的變化情況，利用SPSS回歸分析方法，選用Cubic曲線擬合模型，對(duì)疲勞變形模量比及相對(duì)疲勞次數(shù)進(jìn)行曲線估計(jì)，得到不同加載工況的回歸方程如下：

1 疲勞壽命預(yù)測(cè)

在混凝土疲勞損傷試驗(yàn)研究中，還要研究能夠估算混凝土疲勞壽命的方法，對(duì)剩余疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，以免除冗長(zhǎng)而乏味的疲勞試驗(yàn)。研究表明，混凝土第二階段（0.15＜Nn/＜0.85）疲勞最大應(yīng)變穩(wěn)定發(fā)展，其增長(zhǎng)基本可以認(rèn)為是固定的。

為了更好地表達(dá)第二階段疲勞方向最大應(yīng)變max1ε與相對(duì)疲勞次數(shù)Nn/的關(guān)系，從而能夠更加精確地預(yù)測(cè)混凝土的疲勞壽命N，根據(jù)n次代數(shù)多項(xiàng)式可以無(wú)限逼近任一曲線原理，對(duì)各種應(yīng)力水平下第二階段最大應(yīng)變與循環(huán)次數(shù)進(jìn)行回歸分析，本文給出了混凝土疲勞壽命預(yù)測(cè)的非線性表達(dá)式如下：

2 分析結(jié)果的F檢驗(yàn)

對(duì)上述兩種工況的分析，從SPSS統(tǒng)計(jì)輸出的方差分析（ANOVA）表中，可得各回歸分析所得擬合方程的F值見(jiàn)表4。

表4 各回歸分析所得擬合方程的F值

[1] 王仁宏著. 數(shù)值逼近[M].高等教育出版社,2000

[2] 宋玉普,趙國(guó)藩,彭放等.輕骨料砼在雙軸壓壓及拉壓狀態(tài)下的變形和強(qiáng)度特性[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),1994

[3] 呂培印.混凝土單軸、雙軸動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和變形試驗(yàn)研究[D].大連理工大學(xué)博士論文,2002

[4] 趙東拂. 混凝土多軸疲勞破壞準(zhǔn)則研究[D]. 大連理工大學(xué),2003

[5] 楊健輝. 側(cè)壓下混凝土靜態(tài)受拉與受拉疲勞性能研究[D].大連理工大學(xué)博士論文,2003

G322

：B

1007-6344（2015）12-0092-01

常秋影（1982.9-），女，漢族，吉林松原人，講師，長(zhǎng)春建筑學(xué)院土木工程學(xué)院教師。研究方向：混凝土疲勞損傷。