混凝土疲劳理论研究进展
2021-05-14王彦鹏
同济大学学报(自然科学版) 2021年5期
王彦鹏,李 杰
(同济大学土木工程学院,上海200092)
近20年来,随着高速铁路建设、机场建设、海洋天然气开采和风力发电等事业在我国的迅猛发展,我国各地兴建了大量的混凝土基础结构设施。在这些基础结构设施中,有相当一部分(如桥梁、机场道面、海洋平台、风机基础等)在服役期间需承受数以千万次计的循环荷载作用,极有可能发生疲劳破坏。如何保证这些混凝土结构物的耐疲劳安全,已成为十分突出的问题。
一般认为,最早的有关混凝土疲劳问题的研究可追溯到19世纪末期Considére和De Joly对混凝土砂浆试件的疲劳加载试验。其后,随着混凝土在铁路桥梁、高速公路和机场道面等建设中的广泛应用,许多研究者都参与了这一问题的研究。但由于当时理论和试验技术水平相对落后,直至20 世纪中叶,几乎没有产生在现在看来非常有价值的研究成果。Nordby[1]对1958年之前在这一领域的研究工作做了详尽的报道。自1970年起,对混凝土疲劳问题的近代研究逐渐展开。在之后约50年时间里,科学家们先后将线弹性断裂力学、非线性断裂力学和损伤力学等力学理论引入到混凝土疲劳失效行为的研究中。这些新的力学理论,为混凝土疲劳问题的研究注入了新的活力。在此基础上,混凝土疲劳研究呈现出试验与理论两个方面同时向前发展的趋势,并逐渐形成了4 种不同的混凝土疲劳分析方法,分别是S(施加最大疲劳应力水平)‒N(临界荷载循环数)曲线法、Paris 公式法、黏聚裂缝模型和损伤本构模型。……
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