锈蚀栓钉钢-混凝土组合梁的疲劳寿命预测模型

摘要

采用有限元分析软件ANSYS和理论公式相结合的方法,提出一种预测锈蚀栓钉钢-混凝土组合梁疲劳寿命的模型.根据钢-混凝土组合梁在实际试验中发生疲劳破坏的原理,提出组合梁在疲劳加载过程中栓钉依次退出工作的假设,同时把栓钉疲劳寿命预测模型和栓钉剩余承载力计算公式与数值分析相结合,综合考虑疲劳加载幅、疲劳加载上限、栓钉极限承载力、栓钉直径以及栓钉初始缺陷等因素对组合梁疲劳寿命的影响,计算分析组合梁的疲劳寿命.首先预测未锈蚀栓钉钢-混凝土组合梁的疲劳寿命,在验证模型的有效性基础上,综合考虑锈蚀率对栓钉极限强度、屈服强度、弹性模量、截面直径和本构关系等因素的影响,修正组合梁有限元分析模型,并结合锈蚀栓钉的疲劳寿命预测模型,对锈蚀栓钉钢-混凝土组合梁的疲劳寿命进行模拟计算.研究结果表明:采用本文提出的模型预测组合梁试件FSCB-4和FSCB-5的疲劳寿命,计算结果与试验结果的相对误差分别为12.30％和6.95％,较利用传统S-N曲线的分析方法具有更高的精度,与试验值更吻合;栓钉的锈蚀对钢-混凝土组合梁的疲劳寿命影响较大,当栓钉的锈蚀率分别为5％,10％,15％和20％时,组合梁的疲劳寿命分别下降11.51％,25.27％,48.08％和79.65％.