地铁工程钢筋混凝土梁疲劳损伤演化和寿命预测(4)
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【关键词】
【摘要】疲劳损伤影响系数DSC和DCl方程可分别表示为 DCl=1.348 8C-0.234 因此,将式(10)、式(17)和式(18)代入式(16),可得到任意杂散电流强度、氯离子浓度和疲劳荷载耦合
疲劳损伤影响系数DSC和DCl方程可分别表示为
DCl=1.348 8C-0.234
因此,将式(10)、式(17)和式(18)代入式(16),可得到任意杂散电流强度、氯离子浓度和疲劳荷载耦合作用时钢筋混凝土梁的疲劳损伤累积理论预测公式为
图9 不同腐蚀环境下累积损伤演化
图10 拟合曲线
4 结论
本文依据地铁工程钢筋混凝土梁服役腐蚀环境和荷载工况,对钢筋混凝土梁进行了腐蚀-四点弯曲疲劳试验模拟和半经验理论分析。通过研究,得出以下结论:
(1)钢筋混凝土梁在杂散电流、氯离子等腐蚀环境和疲劳荷载作用下,其挠度演化呈三阶段“S”形特征。在疲劳荷载循环初始阶段挠度呈快速增加,而在试验梁疲劳损伤破坏阶段挠度则呈急剧增加,这两阶段在试验梁整个疲劳寿命中占据比极小,疲劳寿命主要由挠度演化平稳增加阶段控制。
(2)根据试验梁跨中挠度演化的试验结果,提出了挠度演化的半经验解析模型。模型预测值和试验结果比较证实该模型能够较准确地预测钢筋混凝土试验梁跨中挠度演化的最初两个阶段,说明了该模型的正确性。
(3)基于挠度演化的半经验解析模型,导出了杂散电流、氯离子和疲劳荷载共同作用下钢筋混凝土试验梁的疲劳损伤演化和疲劳寿命理论预测模型。经过进一步和试验结果比较,总体上证实了理论模型的可行性和有效性,但在反映氯离子浓度影响方面存在一定的偏差。
(4)模型参数与试验初始条件、腐蚀环境、荷载条件和材料属性等因素有关,它们可以通过试验数据回归得到。
(5)地铁工程钢筋混凝土梁疲劳损伤过程十分复杂,它与材料构成与性质、粗骨料和细骨料之间的粘合程度、钢筋与混凝土之间的粘合程度、腐蚀环境和荷载工况等因素有关。损伤过程包括初始损伤、损伤累积和损伤破坏三个阶段。
本文提出的地铁工程钢筋混凝土梁疲劳寿命和损伤演化预测模型方法是可行的和有效的,它能够较准确地预测在本文试验条件下钢筋混凝土梁的疲劳损伤演化情况和疲劳寿命,这在某种程度上可减少不必要的大量疲劳试验工作。由于地铁工程钢筋混凝土梁损伤破坏的影响因素复杂,本文仅针对杂散电流、氯离子和疲劳荷载等因素进行了研究,而且试验数据也不够全面,不能够反映这些因素之间的交叉影响。除此之外,还有干湿循环、加载方式以及其它腐蚀问题等,它们都对地铁工程钢筋混凝土梁损伤演化和服役寿命有影响,有待进一步更深入的研究。
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文章来源:《中国骨与关节损伤杂志》 网址: http://www.zggygjsszzzz.cn/qikandaodu/2021/0525/552.html
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