混凝土的疲劳特性及测试方法
钢筋疲劳实验报告
钢筋疲劳实验报告钢筋疲劳实验报告引言：钢筋是建筑工程中常用的材料之一，其主要作用是在混凝土中提供强度和支撑力。
然而，随着时间的推移，钢筋可能会受到疲劳的影响，导致其性能下降甚至失效。
本实验旨在研究钢筋的疲劳特性，以便更好地了解其在实际工程中的使用寿命。
实验目的：1. 探究钢筋在不同应力水平下的疲劳寿命；2. 分析疲劳对钢筋性能的影响；3. 提出相应的预防和维护措施。
实验方法：1. 实验材料：选取常用的HRB400级别钢筋作为实验材料；2. 实验设备：使用电子万能试验机进行拉伸实验；3. 实验步骤：a. 根据实验要求，制作一定数量的钢筋试样；b. 将试样固定在电子万能试验机上，并设置不同的应力水平；c. 施加循环载荷，记录试样的变形情况和疲劳寿命；d. 分析试样疲劳失效的原因和机制。
实验结果：1. 钢筋的疲劳寿命与应力水平呈反比关系，即应力越高，疲劳寿命越短；2. 钢筋在疲劳循环载荷下会发生塑性变形，且变形程度随循环次数的增加而加剧；3. 钢筋疲劳失效的主要原因是内部微裂纹的扩展和断裂；4. 钢筋的疲劳性能可以通过表面处理、合理设计和定期维护来提高。
讨论与分析：1. 钢筋的疲劳寿命是工程设计和使用寿命的重要考虑因素之一。
在实际工程中，应根据所处环境和工况合理选择钢筋材料和设计参数；2. 钢筋在使用过程中会受到多种因素的影响，如温度变化、湿度、腐蚀等。
这些因素会加速钢筋的疲劳过程，因此需要进行适当的防护和维护；3. 钢筋的疲劳失效对工程结构的安全性和可靠性有着重要影响。
因此，在施工和维护过程中，应加强对钢筋疲劳特性的了解，以确保工程的长期稳定运行。
结论：通过本次实验，我们对钢筋的疲劳特性有了更深入的了解。
疲劳寿命与应力水平呈反比关系，钢筋在疲劳循环载荷下会发生塑性变形，并最终失效。
为了确保工程的安全性和可靠性，我们应合理选择钢筋材料和设计参数，并加强对钢筋的维护和防护工作。
展望：未来，我们可以进一步研究钢筋的疲劳机制和预测方法，以提高工程结构的耐久性和使用寿命。
沥青混凝土的SCB弯曲疲劳试验研究
使 用寿命 ， 从而节 约建 设养护 费用 ， 大 大提高道路 的社 会效
益 和经济效益。
沥青 路面疲 劳开裂主要是荷 载和环境 因素作用所 引起 的弯拉应力重复作用引起 的。目前 国内最常用的以弯拉为手 段 的疲 劳试 验方 法是 小梁弯曲疲 劳试验 ， 但是小梁试件现场
取样 比较 困难 ， 试件制作过程复杂 ， 人工成本较高 。 半 圆弯拉疲 劳试 验 （ 国外称 之为 Ｓ ｅ ｍｉ — Ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｓ ｔ ）作为～种新的方法越来越多地应用于沥青混合料 的疲
劳分析 ＿ ｌ Ｊ ， 该方法有 以下优点［ Ｚ ３ １ ： ①所用试 件来 源多样 ， 成 型 便捷； ②试验装 置简单 ； ③ 破坏形式以张拉为主 ， 可 以很好描 述沥青 混合料 的弯拉疲劳。半圆弯拉疲劳试验的结构示 意图
图 １半圆疲劳试验装置
１ 分析 对象
沥青混凝 土 Ａ Ｃ ２ ５ ， 混合料采用 Ｓ Ｂ Ｓ改性沥青 ， 集料来 自 山东 临沂。经过 配合 比设 计 ，取 ３ ． ８的油石 比 ，矿 粉含量
摘
要 进行 了沥青混凝土的半圆弯曲疲 劳试验 ， 得到 了不 同条件 下 Ｓ Ｃ Ｂ疲 劳寿命 ， 分析 了疲劳寿命 与影响 因
素的关系， 并通过 Ｓ Ｃ Ｂ试验结果进行 了疲劳寿命 与影响 因素的回归分析 。
关键词 沥青 混凝土 ； Ｓ Ｃ Ｂ弯曲疲劳； 疲劳规律 ； 非线性 回归
０ 引言
示。
（ ２ ） 试验 温度 。选取 １ ０ ￣ Ｃ、 １ ５ ％和 ２ ０ ￣ Ｃ 为试验温度。
上 的平行试验无法准确描述材料 的疲 劳特性 。因此本 文每种
・
混凝土的力学性能
混凝土的力学性能
1.2 混凝土的变形
1）混凝土在一次短期荷载作用下的变形
（1）混凝土在单调短期加荷作用下
力学性能，曲线的特征是研究钢筋混凝 土构件的强度、变形、延性（承受变形 的能力）和受力全过程的依据。图2-7所 示为混凝土棱柱体试件在受压时的应力
混凝土的力学性能
图2-8 混凝土棱柱体试件加荷至σ=0.5fc时测 得的应变与时间的关系曲线
混凝土的力学性能
影响混凝土徐变的因素是多方面的，主 要可归结为以下三个方面：
（1）内在因素。 （2）环境因素。 （3）应力因素。
混凝土结构与砌体结构
混凝土的力学性能
如图2-6所示，劈裂抗拉试验在立方体或圆柱体试件上通过钢
制弧形垫块施加均匀线荷载。除垫条附近很小的范围以外，在中
间垂直截面上产生与该面垂直且均匀分布的拉应力。当拉应力达
到混凝土的抗拉强度时，试件沿中间垂直截面被劈裂为两部分而
破坏。根据弹性理论，劈裂抗拉强度 σt可按式（2-4）计算。
t
2P
ld
(2-4)
式中，P为破坏荷载；d为圆柱体试件直径或立方体试件边长；
l为圆柱体试件高度或立方体试件边长。
混凝土的力学性能
图2-6 混凝土的劈裂抗拉试验
混凝土的力学性能
《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）给出的混凝土 抗压、抗拉强度标准值，可参见表2-2。
表2-2 混凝土强度标准值
Ec
105 2.2 34.7
f cu ,k
大跨径混凝土桥梁的试验方法
大跨径混凝土桥梁的试验方法可以包括以下几个方面：
1. 结构荷载试验：通过在桥梁上施加不同的荷载，如静态荷载、动荷载、活载等，来评 估桥梁的承载能力和变形性能。这可以通过在实际桥梁上进行现场荷载试验，或者在实验室 中进行模拟试验来完成。
2. 材料试验：对桥梁所使用的混凝土、钢筋等材料进行试验，以评估它们的力学性能和耐 久性能。这包括混凝土强度试验、钢筋拉伸试验、材料疲劳试验等。
5. 桥梁缩尺模型试验：对大跨径混凝土桥梁进行缩尺模型试验，以评估其结构性能和行为 。这可以在实验室中进行，通过模拟桥梁的几何形状、材料性能和荷载情况，来获取有关桥 梁的力学响应和变形性能的信息。
大跨径混凝土桥梁的试验方法
需要注意的是，大跨径混凝土桥梁的试验方法应根据具体的桥梁设计和要求进行选择和设 计。在进行试验前，应制定详细的试验计划和方案，并确保试验设备和仪器的准确性和可靠 性。同时，应遵守相关的试验标准和规范，以确保试验的科学性和可靠性。
大跨径混凝土桥梁的试验方法
3. 结构振动试验：通过在桥梁上施加激励荷载或自然激励，使用振动传感器和数据采集系 统来测量桥梁的振动响应。这可以用于评估桥梁的结构动力特性和振动响应，以及进行结构 健康监测和评估。
4. 疲劳试验：通过在桥梁上施加循环荷载，如交通荷载、风荷载等，来模拟桥梁在使用寿 命内的疲劳加载情况。这可以用于评估桥梁的疲劳性能和耐久性能。
混凝土柱的屈曲性能研究
混凝土柱的屈曲性能研究一、研究背景混凝土柱是建筑中常见的结构元件，其承载力和稳定性是保障建筑结构安全的重要因素。
然而，由于混凝土材料本身的缺陷和外部因素的影响，混凝土柱在使用过程中会出现屈曲现象，严重时甚至会导致结构倒塌。
因此，研究混凝土柱的屈曲性能具有重要的理论和应用价值。
二、研究方法1.实验方法通过对混凝土柱进行加载实验，测量其受力变化和变形情况，得到柱的荷载-位移曲线和应力-应变曲线，并分析其屈曲特性。
2.数值模拟方法采用ANSYS等有限元软件，建立混凝土柱的三维模型，模拟柱的受力过程，得到柱的屈曲状态和承载能力。
三、实验步骤1.材料准备选用常见的混凝土材料，包括水泥、砂子、石子等，按照标准配合比制备混凝土试块和柱子。
2.柱子浇筑将混凝土倒入模具中，振捣密实，待混凝土硬化后取出模具，得到混凝土柱。
3.实验装置搭建在实验室中搭建加荷装置，将混凝土柱固定在装置上，连接测量仪器。
4.实验进行按照预先设定的加载方式逐渐加荷，记录柱的受力变化和变形情况。
5.数据处理根据测量数据，绘制柱的荷载-位移曲线和应力-应变曲线，分析柱的屈曲特性和承载能力。
四、数值模拟步骤1.建立柱的三维模型采用CAD软件绘制混凝土柱的三维模型，包括柱的几何形状、材料属性等。
2.网格划分将柱的三维模型进行网格划分，生成有限元模型。
3.荷载施加在模型上施加荷载，模拟柱的受力过程。
4.求解分析通过有限元软件求解分析，得到柱的屈曲状态和承载能力。
五、实验结果分析1.荷载-位移曲线通过实验测量，得到柱的荷载-位移曲线，可以发现随着荷载的增加，柱的位移也随之增加，直到柱产生屈曲。
2.应力-应变曲线通过实验测量，得到柱的应力-应变曲线，可以发现随着荷载的增加，混凝土柱的应变增加，而应力也随之增加，直到柱产生屈曲。
3.屈曲特性通过实验和数值模拟，得到混凝土柱的屈曲特性，包括屈曲形态、屈曲荷载、屈曲位移等，可以发现混凝土柱的屈曲荷载和屈曲位移与柱的截面形状、长度、材料强度等因素有关。
超高性能混凝土铺层提升钢桥面板疲劳性能试验研究
第49
卷第8期
2021年8月
Vol. 49 No. 8Aug. 2021同济大学学报(自然科学版)
JOURNAL OF TONGJI UNIVERSITY (
NATURAL SC'IENCE
)
文章编号：
0253-374X(2021 )08-1097-10
DOI： 10.11908/j.
issn.
0253-374x. 21164
超高性能混凝土铺层提升钢桥面板疲劳性能试验研究程斌I,田亮
2,孙斌
3,徐晨彳
(1.上海交通大学船舶海洋与建筑T.程学院，上海200240；2.天津城建大学天津市土木建筑结构防护与加周重点实验室，天津300384；3.同
济大学土木工程学院，上海200092)
摘要：为明确超高性能混凝土
(UHPC)铺层对钢桥面板疲劳
性能的定量提升效果，考虑单轮和双轮两种加载模式，对正
交异性钢桥面板典型的U肋盖板-横隔板焊接节点在 UHPC铺装前后的疲劳性能开展试验研究。首先基于静载
试验得到焊接节点关键区域的热点应力分布.随后开展高周 常幅疲劳试验，得到节点试件的疲劳裂纹萌生及扩展过程、 疲劳破坏模式、刚度退化以及疲劳寿命等关键性能指标。结
果表明：
同等荷载作用下
，钢
UHPC组合节点焊趾处热点应
力值显著降低.最大降幅达58 %;与无UHPC铺层节点相 比,钢-UHPC组合节点的疲劳裂纹数量减少，裂纹扩展速率 和刚度退化速度得到了有效抑制，特征疲劳寿命也得到了大
幅提高。国际焊接协会疲劳设计指南中的FAT 90.FAT100
级S-N(应力幅疲劳寿命)曲线可适用于UHPC铺装前后钢
桥面板的疲劳寿命评估。
关键词：正交异性钢桥面板；疲劳性能;超高性能混凝土
(UHPC)；热点应力;疲劳寿命;裂纹扩展
中图分类号：
U443. 32
文献标志码：
A
Experimental Study of Fatigue
Behaviors of
Orthotropic
Steel
Bridge
Decks Enhanced by the Ultra-High
钢纤维混凝土疲劳及AE特性试验研究
表 １ 钢 纤 维 混凝 土 配 比表
水胶 水 钢纤 维 速 凝 砂 率 砂 石 比 ｗ ｃ ／ｋ ・ ／ｋ ・ 剂 ／ ／ ／ （ｇ ｍ一） （ｇ ｍ一） ％ ％ ／ ｋ・ ／ｋ ・ 一 ） （ｇ ｍ一） （ｇ ｍ
０． ０ ５ ２０ ３ ３ ． ０ ０ ４ ０ ． ５ ５ ９９ １ ７ ０ ６
摘 要 通过对粗骨料混凝土试件施加周期循环荷载前后的两次静载强度试验和声发射检测 ，得 到试件 两次静载强度试验 的应 力一 应 变全过 程 曲线和 声发 射信 号 ，分析 其 变形 、破 坏 以及 声发射特 征 ，得 出试件 的强度 、变形及声发射特征的 变化规律。 关键词 混凝土 疲 劳强度 Ａ Ｅ特性
维普资讯
・
３ ４・
全国中文核心期刊
路基工程
２０ ０ ７年第 ６期（ 总第 １５期 ） ３
钢 纤 维 混凝 土疲 劳及 Ａ Ｅ特性 试 验 研 究
付 成都理工大学地质灾 害防治与地质 环境 保护国家专业实验室 四川成都
付 小 敏 ，女 ，教授 。
维普资讯
付小敏等 ：钢纤维混凝土疲劳及 Ａ Ｅ特性试验研究
・ ５・ ３
土声发射信号 的变化情况 ，寻找混凝土裂 隙发展与声 发射信 号的内在关 系。在试验过程 中 ，声 发射波形采 用突发波 ；增 益和 门槛值 分别 为 ２ Ｂ和 ３ Ｂ Ｏｄ ５ｄ 。采 样时间为 ０ １Ｓ ． 。声 发射信 号 以能量计 数 率和 能量 累 计 数形 式表示。
１ 所示。试 件 浇 注一 天 后 脱模 ，在 水 中进 行 标 准养 护 ，２ ８天后置 于空气 中 自然 干燥 ，试 件龄 期为 １ ４个
月 左 右
时 问， ｓ
混凝土疲劳性能试验研究现状
混凝土疲劳试验 的研究情况 ， 对混凝 土受压疲劳 、 受弯疲劳 、 拉疲 劳以及拉一 受 压疲劳的力学性能 、 变形性 能等 做 了总结分析 ， 指出已有 研究 中的不足 ， 并针对 当前研究 中亟待解决 的问题提 出了看法 ．
关 键 词 ： 凝 土 ； 劳 ； 验研 究 ； 度 混 疲 试 强 中 图分 类 号 ： ＴＵ３ ５ Ｔ ２ ． ７ ； Ｕ５ ８ ０ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ ４ ０ （０ １ ０ ０ １ ～ ７ １ ７－ ６ ２ ２ １ ）３ ０ ４ ０
国内外 目前关于混凝土单轴受压疲劳试验一般 都在电液伺服万能疲劳试验 机上进行 ， 采取的试 所 件 类 型有 立方 体 、 棱柱 体 和 圆柱体 ． 劳试 验 主要 以 疲
滞 回曲线 、 总应 变 和 残 余 应 变 以及 变形 模 量 等方 面 来 研究 混 凝土 疲 劳过 程 中 的变 形 性 能 ； 不 同应 力 以 水 平 和应力 比与相 应 混 凝 土 疲 劳 寿 命 的关 系 ， 立 建
收 稿 日期 ：０ ００ —０ ２ １—３２
基金项 目： 山东省 自然科学基金项 目（０ ９ ＲＢ １ ＨＤ） 国家 自然科学基金项 目（０ ７ ０ ９ ２０Ｚ ０ ９ ； ５７８３） 作者简介 ： 雷 （９ ５ ）男 ， 辛 １８ 一 ， 山东泰安人． 硕士 ， 研究方向为高性能混凝 土的疲劳性能． － ａ ：ｉ ｌｌ ＠１ ３ ｃｍ Ｅ ｍ ｉ ｘ —ｅ ２ ６ ．ｏ ． ｌ ｎ ｉ ＊通 讯作者 （ ｏｒｓｏ ｄｎ ｕｈｒ ： Ｃ ｒｅｐ ｎ ｉｇａｔｏ ）姜福香 ， ， 女 博士 ， 副教授． － ｉ： ｘ ｔ ６ ．ｏ Ｅ ｍａｌ ｆｗｙ＠１ ３ ｃｍ． ｊ
在 实 际工程 中 ， 有许 多结 构如 桥梁 、 吊车 梁 、 洋平 台、 面 以及核 反 应 堆 的压 力 容器 等 ， 了承受 静 海 路 除 荷 载外 ， 要经 常承 受动 荷载 的作 用． 还 随着结 构设计 方 法 向充 分 强混 凝 土 和高 强钢筋 材料 的不 断发 展 和应用 ， 造成 了结 构 自重减轻 ， 载减 小 ， 环动 荷载 如风 荷载 、 浪荷载 恒 循 波 等所 占的 比例相 对增 加 ， 这使得 混凝 土 结构 的疲 劳 问题 成 为不 可 忽 视 的关 键 问 题． ０世 纪 ７ 代 以后 ， ２ ０年 随着 高强 混凝 土材料 在 土木工 程 中 的应 用 ， 构件 的工作 应力 的提 高 ， 且一 些承 受高 次循 环荷 载 的结 构也 并 开始 大量 采用混 凝 土材料 来建 造 ， 人们 逐渐对 混凝 土材 料 的疲劳 问题 给予 了更 大 的重 视． 纵观 目前 国 内外 关 于混凝 土疲 劳 的试验研 究 情况 ， 整体上 可 以划分 为 两个方 面 ： 简单应 力状 态 下的疲 劳和 复杂应 力状 态下 的疲 劳． 简单 应力 状态 下 ， 究 者做 了大量 关于 混凝 的轴 压 、 在 研 轴拉 、 拉 、 压疲 劳 弯 拉一
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混凝土的疲劳特性及测试方法
一、前言
混凝土是建筑领域中最为广泛使用的材料之一，具有强度高、耐久性
好等特点，但在长期使用过程中，由于外部环境的影响，混凝土会发
生疲劳损伤，影响其使用寿命。
因此，了解混凝土的疲劳特性及测试
方法对于建筑领域中混凝土结构的设计、维护和修复具有十分重要的
意义。
二、混凝土的疲劳特性
1. 疲劳的定义
疲劳是指在反复的载荷作用下，材料或结构发生的渐进性损伤和变形，最终导致破坏的现象。
混凝土的疲劳是指在反复的荷载作用下，混凝
土逐渐失去强度和刚度，最终导致混凝土破坏的现象。
2. 疲劳的影响因素
混凝土的疲劳受到多种因素的影响，主要包括以下方面：
（1）荷载的类型和大小：在相同的荷载作用下，不同类型和大小的荷载对混凝土的疲劳损伤程度不同。
（2）荷载的频率：荷载频率高的情况下，混凝土受到的疲劳损伤程度也会更高。
（3）混凝土的强度和韧性：强度和韧性高的混凝土对疲劳荷载的耐久性更好。
（4）混凝土的含气量和水泥石比：含气量高和水泥石比低的混凝土对疲劳荷载的耐久性更好。
3. 疲劳的破坏形式
混凝土在疲劳作用下，主要表现为以下几种破坏形式：
（1）裂纹扩展：混凝土中的裂纹在荷载作用下逐渐扩展，最终导致混凝土破坏。
（2）变形增大：在疲劳荷载作用下，混凝土逐渐失去刚度和强度，变形逐渐增大。
（3）失稳破坏：在疲劳荷载作用下，混凝土的失稳破坏是混凝土破坏
的最终形式。
三、混凝土的疲劳测试方法
1. 疲劳试验机
疲劳试验机是研究材料或结构疲劳性能的重要设备，可以模拟实际工程中的荷载作用，进行疲劳试验。
常见的疲劳试验机有万能试验机、全自动疲劳试验机等。
2. 荷载类型
疲劳试验中，荷载类型包括单轴拉伸、单轴压缩、双向剪切等。
不同荷载类型对混凝土的疲劳损伤程度不同。
3. 荷载参数
疲劳试验中，荷载参数包括频率、振幅和载荷比。
频率越高，混凝土的疲劳损伤越大；振幅越大，混凝土的疲劳损伤越大；载荷比的大小对混凝土的疲劳损伤有很大影响。
4. 试验方法
疲劳试验中，主要有正弦波疲劳试验、方波疲劳试验等方法。
正弦波疲劳试验是指在一定频率下，荷载大小沿正弦曲线变化的试验；方波疲劳试验是指荷载大小在一定范围内反复变化的试验。
5. 试验结果
疲劳试验的结果包括应力-应变曲线、应力循环次数和疲劳寿命等。
应力-应变曲线反映混凝土在疲劳荷载下的变形和强度变化情况；应力循环次数是指混凝土在疲劳荷载下能承受的循环次数；疲劳寿命是指混凝土在疲劳荷载下能够承受的循环次数，通常以疲劳寿命曲线的形式表示。
四、总结
混凝土的疲劳特性及测试方法是建筑领域中一个重要的研究方向，掌握混凝土的疲劳特性对于建筑领域中混凝土结构的设计、维护和修复具有重要意义。
疲劳试验机是疲劳试验中的重要设备，荷载类型、荷载参数和试验方法是影响疲劳试验结果的重要因素。
掌握混凝土的疲劳特性及测试方法将为混凝土结构的优化设计和实际工程的维护提供重要的依据。