预应力受弯构件冻融疲劳可靠度分析及寿命预测研究
发布时间：2021-07-14 04:27
我国北方,诸如桥梁、码头等预应力混凝土结构在设计基准期内不仅承受车辆的疲劳荷载作用,且长期遭受冻融环境的影响。在冻融与疲劳双指标作用下,预应力混凝土受弯构件的可靠性不断降低,易发生失效破坏,甚至威胁使用者的生命和财产安全。因此,建立和完善冻融环境下预应力混凝土受弯构件的疲劳可靠度评价指标及寿命预测研究是工程界急需解决的问题。本文依托国家自然科学基金资助项目“双指标侵蚀环境作用下预应力结构耐久性试验与寿命预测研究（项目编号:50878098）”以及住建部项目“冻融环境下预应力混凝土受弯构件疲劳耐久性研究（项目编号:2013-k4-26）”,主要完成以下工作:1基于预应力混凝土受弯构件冻融与疲劳交替试验成果,分别建立冻融环境下混凝土和钢筋的疲劳剩余强度损伤模型。在混凝土损伤模型中,引入冻融应力影响系数γ,以表征冻融作用对混凝土抗压剩余强度的影响。通过对试验数据进行参数估计与假设检验,验证了冻融环境下钢筋和混凝土疲劳寿命均能够较好地满足两参数威布尔分布。2利用蒙特卡罗法对冻融环境下预应力混凝土受弯构件进行疲劳可靠度研究,对比分析验证基于百分位秩法以及概率分布函数等可靠度计算方法。计算结果表明...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混凝土的冻融破坏现象Fig.1.1Freeze-thawdamageofconcrete
江苏科技大学工学硕士学位论文14图2.3 试件L1疲劳抗力衰减曲线Fig.2.3FatigueresistancedecaycurveofL12.3 钢筋疲劳剩余强度退化模型钢筋在某一特定的应力幅内，经过多次疲劳加载之后，发生疲劳破坏，此时所达到的最大应力值则称为钢筋的疲劳剩余强度。通常情况下，钢筋的疲劳剩余强度均小于静载下的极限强度。与混凝土剩余强度一样，钢筋的疲劳剩余强度是其主要的性能参数之一。考虑到钢筋混凝土结构以及预应力混凝土结构在长期受到疲劳作用下发生疲劳破坏往往开始于受拉钢筋产生疲劳脆性断裂，因此钢筋的疲劳剩余强度在结构构件疲劳体系中显得尤为重要。由于冻融循环对预应力混凝土受弯构件中的钢筋强度影响极小，因此，冻融环境下钢筋疲劳剩余强度退化模型仅考虑疲劳加载因素[16]。而对于预应力筋，由于其较于普通钢筋更接近混凝土截面中性轴的位置（即更靠近截面形心），因此决定了普通钢筋一般情况下会先于预应力筋发生疲劳断裂[38]
可靠度计算方法一般可归结为三个类别[60~62]，如图3.3 所示。其中，中心点法、验算点法（JC法）、蒙特卡罗法和百分位秩法应用较为广泛。图3.3 可靠度计算方法Fig.3.3Reliabilitycalculationmethods3.2.1 中心点法对于一般形式的功能函数如式（3.1）所示，其中基本随机变量均相互独立，将其表达式在均值点（即中心点）位置展开为Taylor级数，且将结果保留一次项，如式（3.7）所示。1( )( ) (X )inX XL X X i XiigZ Z gX （3.7）则功能函数的均值和方差即为：2 21( )( )iZ X XnX XZ XiiggX （3.8）将式（3.8）带入（3.6），即可得出结构或结构构件在中心点法下可靠度指标为：21( )( )iZ X XcnZX XXiiggX （3.9）中心点法凭借其计算方法简便，通俗易懂，实际可操作性强，应用范围广等优势在可靠度理论计算方法发展前期广受欢迎，但该方法的缺陷也同样显而易见，主要有以下几个方面：（1）对于一个功能函数而言，其基本随机变量是整个函数表达式的核心内容，而中心点法并没有考虑基本随机变量的概率分布；（2）中心点法过于依赖功能函数
本文编号：3283412
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混凝土的冻融破坏现象Fig.1.1Freeze-thawdamageofconcrete
江苏科技大学工学硕士学位论文14图2.3 试件L1疲劳抗力衰减曲线Fig.2.3FatigueresistancedecaycurveofL12.3 钢筋疲劳剩余强度退化模型钢筋在某一特定的应力幅内，经过多次疲劳加载之后，发生疲劳破坏，此时所达到的最大应力值则称为钢筋的疲劳剩余强度。通常情况下，钢筋的疲劳剩余强度均小于静载下的极限强度。与混凝土剩余强度一样，钢筋的疲劳剩余强度是其主要的性能参数之一。考虑到钢筋混凝土结构以及预应力混凝土结构在长期受到疲劳作用下发生疲劳破坏往往开始于受拉钢筋产生疲劳脆性断裂，因此钢筋的疲劳剩余强度在结构构件疲劳体系中显得尤为重要。由于冻融循环对预应力混凝土受弯构件中的钢筋强度影响极小，因此，冻融环境下钢筋疲劳剩余强度退化模型仅考虑疲劳加载因素[16]。而对于预应力筋，由于其较于普通钢筋更接近混凝土截面中性轴的位置（即更靠近截面形心），因此决定了普通钢筋一般情况下会先于预应力筋发生疲劳断裂[38]
可靠度计算方法一般可归结为三个类别[60~62]，如图3.3 所示。其中，中心点法、验算点法（JC法）、蒙特卡罗法和百分位秩法应用较为广泛。图3.3 可靠度计算方法Fig.3.3Reliabilitycalculationmethods3.2.1 中心点法对于一般形式的功能函数如式（3.1）所示，其中基本随机变量均相互独立，将其表达式在均值点（即中心点）位置展开为Taylor级数，且将结果保留一次项，如式（3.7）所示。1( )( ) (X )inX XL X X i XiigZ Z gX （3.7）则功能函数的均值和方差即为：2 21( )( )iZ X XnX XZ XiiggX （3.8）将式（3.8）带入（3.6），即可得出结构或结构构件在中心点法下可靠度指标为：21( )( )iZ X XcnZX XXiiggX （3.9）中心点法凭借其计算方法简便，通俗易懂，实际可操作性强，应用范围广等优势在可靠度理论计算方法发展前期广受欢迎，但该方法的缺陷也同样显而易见，主要有以下几个方面：（1）对于一个功能函数而言，其基本随机变量是整个函数表达式的核心内容，而中心点法并没有考虑基本随机变量的概率分布；（2）中心点法过于依赖功能函数
本文编号：3283412
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