湿热环境下SFPSC疲劳性能的实验研究

发布时间：2017-09-17 22:17

  本文关键词：湿热环境下SFPSC疲劳性能的实验研究

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【摘要】：在桥梁工程中,尽管使用普通高强混凝土可以增加结构的强度,但是随着其强度的升高不可避免的使得其脆性问题更加严重。为解决这个问题需要从材料本身出发,使材料具有高的强度又具有足够的抗裂性能和耐久性。为此,作者所在课题组依托正在建设中的广东省内某大跨度预应力混凝土刚构桥,对拥有自主知识产权的“钢纤维增强聚合物改性混凝土”进行了二次开发,研发了可以在桥梁上部结构中应用的“钢纤维聚合物结构混凝土(SFPSC)”,并对该桥梁结构材料在湿热环境下的疲劳及耐久性能展开研究。本文的主要研究内容及结论如下:1)SFPSC的研发制作。按照依托工程(某特大预应力混凝土刚构桥箱梁)的设计要求,研发制作与C55高强混凝土抗压强度基本一致,但具有更好的韧性、抗裂性能以及耐久性能的新型材料“钢纤维聚合物结构混凝土(SFPSC)”。本研究通过原材料选择、配合比设计和新拌材料的基本力学性能实验及微观分析,研发制作了符合上述要求的SFPSC材料,并成功地应用于依托工程。2)SFPSC的湿热环境疲劳实验研究。根据依托工程所处的极端服役环境——高温高湿环境,利用本课题组研制的智能环境模拟和控制系统、以及改进的MTS810试验系统,分别对SFPSC试件在高温高湿(50℃和95%RH)和室温大气环境(23℃和78%RH)下实施了环境与疲劳荷载耦合作用下的三点弯曲疲劳实验,获得了SFPSC试件的S~N实验曲线。3)对不同湿热环境作用、以及湿热环境与载荷耦合和非耦合作用下SFPSC试件的疲劳性能进行了探讨。以疲劳基本理论及假定为依据,提出了SFPSC三点弯曲梁在湿热环境与载荷耦合作用下的疲劳寿命表达式。利用该表达式,可方便地对湿热环境下SFPSC材料的疲劳寿命及疲劳极限进行有效的推定。4)对SFPSC三点弯曲梁在湿热环境下的变形规律进行了探讨,建立了以其跨中挠度为参量的损伤模型,提出了以损伤变量描述的疲劳寿命预测公式。分析结果表明,当损伤量达到0.28时,SFPSC试件开始进入失稳破坏阶段。利用该损伤模型,只需对SFPSC试件实施短暂的非破坏性疲劳实验,就能预测其疲劳寿命。
【关键词】：钢纤维聚合物结构混凝土 湿热环境 耦合作用 疲劳损伤 寿命预测
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441.4;U446
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 钢纤维混凝土的研发及应用情况11-13
• 1.3 钢纤维混凝土物理性能的研究现状13-14
• 1.4 钢纤维聚合物改性混凝土物理性能的研究现状14-16
• 1.5 钢纤维混凝土疲劳性能的研究近况16-18
• 1.6 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 SFPSC的研发及其基本力学性能19-32
• 2.1 SFPSC的材料组成和配合比设计19-25
• 2.1.1 材料组成19
• 2.1.2 配合比设计19-25
• 2.2 SFPSC试件的拌制及基本力学性能25-28
• 2.2.1 SFPSC试件的拌制25
• 2.2.2 SFPSC的基本力学性能25-28
• 2.3 SFPSC的增强阻裂机理浅析28-31
• 2.3.1 钢纤维在SFPSC中的增强阻裂机理28-29
• 2.3.2 聚合物乳胶在SFPSC中的增强阻裂机理29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 湿热环境与载荷耦合作用下SFPSC梁的疲劳性能研究32-49
• 3.1 SFPSC三点弯曲梁的疲劳实验32-40
• 3.1.1 SFPSC实验材料和试件的制备32-34
• 3.1.2 SFPSC疲劳实验设备34
• 3.1.3 实验方法34-36
• 3.1.4 实验结果及初步分析36-40
• 3.2 疲劳寿命分析40-43
• 3.2.1 疲劳曲线40-41
• 3.2.2 湿热环境与载荷耦合作用下的S～N曲线41-43
• 3.3 湿热环境-载荷耦合与非耦合作用下SFPSC疲劳性能43-45
• 3.4 湿热环境与载荷耦合作用下SFPSC的弯曲疲劳寿命公式45-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 疲劳过程中SFPSC三点弯曲梁的损伤特性49-68
• 4.1 SFPSC梁的挠度曲线49-51
• 4.2 标准化的挠度曲线51-60
• 4.2.1 SFPSC三点弯曲梁在相同湿热环境下的挠度曲线52-57
• 4.2.2 SFPSC三点弯曲梁在相同载荷作用下的挠度曲线57-60
• 4.3 SFPSC疲劳损伤特性及其寿命预测60-66
• 4.3.1 SFPSC疲劳损伤特性60-62
• 4.3.2 疲劳损伤变量62-63
• 4.3.3 疲劳寿命预测63-66
• 4.4 本章小结66-68
• 结论与展望68-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77
• 附件77

【参考文献】

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本文编号：871678