凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件疲勞數(shù)值模擬與可靠度研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一般用于對(duì)裂縫控制要求等級(jí)較高的結(jié)構(gòu)；大跨度或受力很大的構(gòu)件；對(duì)構(gòu)件剛度和變形控制要求較高的結(jié)構(gòu)，如碼頭和橋梁中的大跨度梁式構(gòu)件等。位于我國(guó)北方寒冷地區(qū)的一些大型預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不僅要承受車輛的疲勞荷載作用還要承受環(huán)境的凍融影響，在凍融與疲勞雙指標(biāo)作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的可靠性不斷降低，所以凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)及可靠度評(píng)價(jià)指標(biāo)是工程界急需解決的問(wèn)題。
　　本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金資

2、助項(xiàng)目“雙指標(biāo)侵蝕環(huán)境作用下預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)耐久性試驗(yàn)與壽命預(yù)測(cè)研究（項(xiàng)目編號(hào)：50878098）”以及住建部項(xiàng)目“凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件疲勞耐久性研究（項(xiàng)目編號(hào)：2013-k4-26）”，具體完成的工作如下：
　　1基于ANSYS Workbench軟件平臺(tái)，根據(jù)凍融環(huán)境下混凝土強(qiáng)度退化規(guī)則、彈性模量退化規(guī)則、應(yīng)力-應(yīng)變曲線變化及凍融環(huán)境下的S-N方程，修改模型中材料參數(shù)，模擬不同凍融與疲勞加載次數(shù)下混凝土損傷、安全系數(shù)、疲勞

3、壽命以及鋼筋的疲勞壽命。最后將模擬結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)比結(jié)果顯示模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好。
　　2進(jìn)一步利用ANSYS Workbench軟件對(duì)凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土疲勞受力性能分析?；趦鋈谂c疲勞耦合作用下混凝土彈性模量衰減模型，凍融損傷的混凝土疲勞本構(gòu)模型，以及鋼筋的疲勞本構(gòu)方程，通過(guò)ANSYS Workbench綜合各模型的材料參數(shù)，模擬預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在凍融與疲勞交替作用下的疲勞受力性能，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明

4、，數(shù)值模擬的彎曲撓度和上邊緣的應(yīng)變與試驗(yàn)吻合較好，該工作可為實(shí)際工程中凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土疲勞性能的數(shù)值模擬提供有效方法。
　　3基于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件凍融與疲勞交替試驗(yàn)，建立考慮凍融影響的混凝土疲勞剩余強(qiáng)度概率密度模型。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)，驗(yàn)證了凍融循環(huán)后的混凝土疲勞剩余強(qiáng)度仍然服從Weibull分布。引入凍融影響因子表征凍融循環(huán)對(duì)混凝土疲勞剩余強(qiáng)度分布參數(shù)的影響。該模型可為凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞

5、可靠度分析提供一種可靠的計(jì)算方法。
　　4基于結(jié)構(gòu)體系可靠度原理，將預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件凍融環(huán)境下的疲勞失效等效為鋼筋與混凝土串聯(lián)結(jié)構(gòu)體系的失效問(wèn)題。并引入應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型研究混凝土凍融環(huán)境下的疲勞可靠度，為凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件疲勞可靠度計(jì)算建立一套計(jì)算方法。并基于數(shù)值計(jì)算軟件MATLAB將相關(guān)計(jì)算方法編成MATLAB代碼，方便讀者驗(yàn)證與使用。
　　本文將對(duì)凍融環(huán)境下預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的疲勞數(shù)值模擬和可靠度進(jìn)行