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工程实践中钢筋混凝土结构是应用最为广泛的结构形式之一。它们除了长期承受静力作用外,对于铁路、跑道、桥梁、海洋平台、吊车梁以及核反应安全壳等结构还会受到车辆、水流、移动荷载以及核动力等疲劳荷载作用。由于采用极限状态设计理论和混凝土多轴强度准则等充分利用材料强度的设计理论和方法,使得一些结构构件在相对较高的应力状态下工作;此外,对于一些旧有结构,在设计时并未考虑到结构使用后承受疲劳荷载的增长和使用功能的改变,这也会造成其在较高的疲劳应力水平下工作。对于这类结构,其承载能力将随着疲劳循环而逐渐衰减,结构的可靠性不断降低。此时,我们所关注的不再仅仅是计算疲劳寿命的方法等,更需要关注这些结构构件在不同疲劳损伤情况下的疲劳剩余承载力和剩余性能的衰减规律。 本文通过对一组设计完全相同的钢筋混凝土简支梁,分别进行静承载能力试验、疲劳寿命的测试以及不同疲劳循环次数下的疲劳剩余承载力的测试,最终在静力加载下破坏的六根梁产生了三种不同的破坏形式,基于它们在疲劳过程中的性能退化情况分析不同破坏形式下的破坏机理,主要得到以下结论: (1)通过本文简支梁疲劳试验可以发现,对于一般意义上按照适筋梁要求设计的简支梁结构,其疲劳失效往往是由受拉区钢筋疲劳断裂造成的;在不同次数的疲劳荷载循环后,试件截面仍能很好的满足平截面假定;发生严重疲劳损伤的梁在最终破坏时的弯曲曲率较大的位置与只进行静载试验的梁相比相对集中,经过一定疲劳加载循环次数但未造成明显疲劳损伤的梁在最终破坏时的曲率与只进行静载试验的梁相比有明显增大。 (2)疲劳剩余承载力值随着疲劳循环次数的增加呈现先增大再降低的趋势。对于经过一定疲劳加载循环次数但未造成明显疲劳损伤的梁,其受压区混凝土由于所受的疲劳应力水平较低,极限压应变有所提升,梁的整体变形能力增强且剩余承载力提高。忽略混凝土的强度损失,通过计算可以得到此时的等效中和轴与实际中和轴比值在0.7~0.8之间;对于疲劳循环次数接近疲劳寿命同时发生严重疲劳损伤的梁,由于疲劳损伤的累积,其受拉纵筋有效截面积不断下降,造成疲劳剩余承载力的降低。根据计算,本文中受拉纵筋临近破坏时的有效截面积约为原面积的65%~70%。