基于刚度下降的混凝土梁疲劳累积损伤模型的研究

摘要

通过疲劳试验,引入剩余刚度和累积损伤值的概念,研究钢筋混凝土梁由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律.结果表明:荷载循环初期刚度衰减较快,且不稳定,这一阶段约占疲劳寿命的5%～10%;材料物理性能的变化规律基本稳定后,刚度衰减速率基本为一定值,剩余刚度与循环次数之间基本呈线性关系,这一阶段约占疲劳寿命的80%～90%;接近疲劳寿命时,刚度急剧下降,直至疲劳破坏,这一阶段约占疲劳寿命的3%～5%;在疲劳破坏时,混凝土梁的剩余刚度降为初始刚度的70%.基于钢筋混凝土梁疲劳的第二阶段约占疲劳寿命的85%,且在此阶段剩余刚度与循环次数之间基本呈线性关系,建立了钢筋混凝土梁累积损伤值D与循环寿命比N/Nf之间关系的数学模型.在工程应用中,可以以累积损伤值D=1作为失效判据,通过少量循环的疲劳试验确定混凝土梁刚度衰减速率k的大小,然后由D=3.317k(N/B0)来预测钢筋混凝土梁的疲劳寿命.