钢筋混凝土结构疲劳性能研究综述

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1、钢筋混凝土结构疲劳性能研究综述殷曹刚1,2，王玉田1,2，姜福香1，刘大详1（1.青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266000；2.青岛理工大学土木工程学院山东青岛2660330）【摘要】疲劳对士木工程结构，特别是被广泛应用的钢结构和混凝土结构具有严重危害，一直以来受到广泛关注。研究钢筋混凝结构的疲劳效应问题，预测其剩余寿命，对于保障在役结构的安全使用具有重要意义。本文介绍了混凝土材料的疲劳性能、钢筋混凝土结构的受弯疲劳性能和损伤钢筋混凝土梁疲劳性能的研究现状，并通过总结分析了目前已有研究中的不足，并

2、针对当前研究中亟待解决的问题提出了看法。.jyqk-混凝土静力劈拉强度平均值；β-材料常数，可取为0.0685。Saito和Imai等［3］进行了纯拉疲劳试验，采用4Hz的加载频率，试验中最小应力和静载抗拉强度fctm的比值约为0.08，得出破坏概率p=0.5的S-N关系线的试验结果可用下式表示：2.2混凝土抗压疲劳性能研究现状。抗压性能是混凝土材料性能的重要指标，因此成为科研工的研究重点。关于这一方面的研究较多，研究成果也较多。(1)混凝土单轴受压疲劳性能研究现状。Graf和Brenne等［4］通过混凝土的疲劳试验研究了最

3、小应力和应力范围对其的疲劳强度的影响，同时给出了Goodman图；Brenne和Muir等［5］利用立方体高强混凝土构件研究了高强混凝土的疲劳强度以及其退化规律；Holmen等［6］通过大量的试验研究得出混凝土的疲劳特性和其疲劳寿命的概率分布。Matsushita［7］利用混凝土圆柱构件进行了大量的疲劳试验，得出了混凝土疲劳寿命的概率分布，并通过线性回归的方法分析出了考虑最小应力水平的S-N曲线关系式：lgN=17［(1-Smax)/(1-Smin)］+0.23（2）混凝土双轴受压疲劳性能研究现状。Lan等［8］通疲劳试验研

4、究了板式混凝土构件在不同应力比下完全卸载和部分卸载两种情况的疲劳双轴受压疲劳性能，得出两种卸载方式下混凝土的疲劳性能相似，且与应力大小无关。大连理工大学［9］进行定侧压双轴受压疲劳试验，定侧压比分别为0.25和0.50，试验结果表明：定侧压的约束提高了混凝土的抗压疲劳强度，纵向最大应变和最小应变的发展和单轴受压情况下相似，也符合三阶段规律，并综合分析(考虑了侧压影响)出了统一的疲劳破坏准则方程：Smax=α-β(1-R)lgN其中：α=1+0.8304(δ2/fc)，β=0.0638+0.115(δ2/fc)；（0?δ2?f

5、c?0.5）（3）混凝土三轴受压疲劳性能研究现状。关于混凝土三轴受压疲劳试验国内外研究资料较少，曹伟等［10］进行了定向侧压约束下三轴受压疲劳试验，试验中试件的静载破坏现象与疲劳破坏形态一样，都是沿着纵向加载方向出现数条裂纹，符合三阶段规律，但变形模量逐渐减小，得出了混凝土多轴受压疲劳S-N统一方程，然而混凝土的三轴疲劳试验操作复杂，试验结果很难得出，结果的有效性难以得到确认，故现有的数据与资料只能作为参考。2.3混凝土压-拉疲劳性能研究现状。由于在压拉循环应力状态下的混凝土疲劳试验对试验仪器等要求较高等原因，因此目前对压拉

6、反复状态下混凝土的疲劳试验研究较少。Cornelissen［11］对混凝土试件进行了疲劳试验，频率为6Hz，结果表明最小压应力的水平高时，疲劳寿命明显降低，同时分别给出了引起受拉和受压破坏的拉压应力状态下的S-N方程：(1)受拉破坏：(2)受压破坏：大连理工大学的吕培印等［12］也进行了一些压-拉疲劳试验，在综合考虑了最小、最大应力水平对疲劳的影响下，通过多元回归线性分析法得到压-拉情况下的S-N方程：lgN=12.02-10.64Smax-4.39Smin(Smin=0.1-0.2)其中：复相关系数为0.932，Smax、

7、Smin对lgN的偏相关系数分别为0.998和0.839，回归误差为0.046。3.钢筋混凝土梁受弯疲劳性能研究3.1钢筋混凝土是一种复合材料，同时离散性又很大，所以对钢筋混凝土梁受弯疲劳性能的研究是一项比较复杂的课题，但一直以来还是有许多学者对钢筋混凝土梁受弯疲劳性能进行了一系列的研究。3.2目前国内外的研究重点主要都放在了等幅疲劳荷载作用下钢筋混凝土梁的裂缝宽度、挠度、疲劳刚度的变化规律以及疲劳寿命的预测上。3.3H.A.马达洛夫在文献［13］中详细介绍了在重复荷载作用下钢筋混凝土受弯构件的疲劳性能的两类问题：（1）钢筋

8、构造对钢筋混凝土受弯构件的强度、裂缝形成和刚度的影响；（2）钢筋混凝土结构疲劳计算理论的若干问题。3.4沈忠斌［14］和朱晓东［15］通过对11根钢筋混凝土受弯构件在疲劳荷载作用下的试验结果分析，得出了其裂缝宽度和挠度的变化规律和机理，建立了疲劳荷载作用下裂缝宽度和挠度的计算模式，同时给出