混凝土疲劳理论综述.doc

混凝土结构疲劳理论综述 摘要:混凝土疲劳性能的研究对于承受动荷载的混凝土结构的设计来说十分重要。本文对国外内混凝土结构疲劳性能的研究动态进行了较为全面详细的阐述。分别从疲劳性能，疲劳影响因素、疲劳模型与损伤力学的结合等方面对研究现状进行了综合的讨论。然后对混凝土结构在多重环境因素耦合作用下的疲劳以及新型混凝土的疲劳进行了综述介绍。通过对国内各类结构混凝土疲劳性能研究现状分析，以期对国内研究者以后研究混凝土疲劳性能有所帮助。 关键词：疲劳 钢筋混凝土 损伤力学 锈蚀与冻融疲劳 高性能混凝土 Abstract: The study of fatigue properties of concrete is very important for the design of concrete structures which withstand dynamic loads. This paper demonstrates the research situation of fatigue properties of concrete structures in fatigue performance, fatigue influence factors, fatigue model and damage mechanics. Then the?fatigue of concrete structure in the coupling?effect of multiple environmental factors and the fatigue model of concrete are discussed in this paper. Through the analysis of all kinds of domestic structure fatigue performance of concrete situation, in order to assist further studies on the fatigue performance of concrete. Keyword: fatigue; reinforce concrete; damage mechanics; corrosion and freeze thawing; high performance concrete 1、引言 1.1研究背景 钢筋和混凝土的组合被誉为水泥混凝土工业发展中一次重要技术革命，两者实现优势互补，钢筋改善了混凝土结构的韧性、提高了其抗拉、抗弯性能，混凝土的碱性环境则保持了钢筋表层的钝化，同时又隔离了钢筋与外界，特别是侵蚀性介质的接触，防止钢筋的锈蚀，因此成为世界上应用最为广泛的结构形式[1]。但是，在不可忽略的环境作用下，随着时间的推移，钢筋混凝土结构的耐久性问题日益突出[2]。由于在实际工程中，许多结构除了承受静载作用外，还要经常承受重复循环荷载载如风荷载、波浪荷载等的作用，这使得混凝土结构的疲劳问题成为工程设计中不可忽视的关键问题。 疲劳是指材料、零件和构件在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。人们对混凝土结构的疲劳性能最早开始于19世纪末，1898年Considere和De Joly对水泥砂浆试件的疲劳问题进行了最早的研究[3]；进入20世纪20年代，由于公路的发展，混凝土路面的抗折疲劳性能进一步引起了人们对混凝土疲劳性能的研究兴趣。美国于1947年成立了混凝土疲劳委员会，专门研究混凝土的疲劳问题。然而，直至70年代以前，由于钢筋混凝土结构都是按照容许应力法设计，结构的容许应力较低，很少发生混凝土结构因疲劳而破坏的工程实例。但随着钢筋混凝土结构向高强、轻质方向的发展，又采用充分利用材料强度的设计理论，如极限状态设计理论[4]、混凝土多轴强度理论[5]等，导致结构中的许多构件处于高应力状态下工作，并使工作应力变幅越来越接近疲劳应力幅。另外，由于混凝土结构逐渐扩大应用到许多循环次数较多，重复荷载较大的结构，如海洋结构、压力容器、轨枕等，因此对混凝土构件进行疲劳强度研究有着重要的工程意义。 1.2研究目的 本文主要结合了混凝土疲劳研究的现状进行分析，对近年来混凝土疲劳理论的研究进行了综述，对不同研究者所采用的试验方法和考虑的影响因素进行了比较，从不同方面揭示了混凝土结构的疲劳破坏规律，对于进一步研究混凝土的疲劳能具有一定的参考意义。 2、研究现状 国内外针对混凝土结构的疲劳问题展开了大量的研究工作，且成果已被有关设计规范采用，如《钢筋混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010），《铁路桥涵钢筋