钢筋钢纤维混凝土梁疲劳性能试验研究及数值分析

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根据相关规范和规程,本文制作了7根相同几何尺寸和配筋率的钢筋钢纤维混凝土梁试件。其中,混凝土设计强度为CF60,梁长3000mm,截面尺寸300mm×150mm,纵筋配筋率1.62%。以钢纤维体积率和应力水平为试验参数,钢纤维体积率分别为0%、0.5%、1%,应力水平分别为0.7、0.6、0.5、0.4。通过钢筋钢纤维混凝土梁试件的疲劳荷载试验,研究其破坏特点和形态,得到不同循环荷载次数下梁的挠度和梁底裂缝的高度、宽度和分布密度等。主要研究内容和结论如下:(1)钢筋钢纤维混凝土梁刚度退化曲线与钢筋混凝土梁刚度退化曲线形状上相似,呈现明显的三段式,其中第一段和第二段有较明显的分界点,第一段所占的比例为5%-10%,第二段较长;一定掺量的钢纤维能够抑制钢筋混凝土梁裂缝高度和宽度的发展,提高钢筋混凝土梁的寿命;在钢纤维体积率分别为0%、0.5%、1%时,随着钢纤维钢纤维体积率的增大,钢筋混凝土梁疲劳寿命也随之增大。(2)对比分析了试验测试的钢筋钢纤维混凝土S-N曲线及现有的钢纤维混凝土梁和普通混凝土梁的S-N曲线。钢筋钢纤维混凝土梁的S-N曲线与钢筋混凝土梁、钢纤维混凝土梁的S-N曲线具有相似规律,均呈现线性关系;钢筋钢纤维混凝土梁较适用于高应力水平的荷载条件。(3)运用ANSYS软件对钢筋钢纤维混凝土梁试件疲劳荷载试验进行了数值模拟,对比试验及计算结果,验证了利用数值模拟预测疲劳荷载下钢筋钢纤维混凝土梁疲劳寿命的可行性。
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