[发明专利]一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，包括步骤：对试件进行疲劳试验，计算得出粘结刚度比与疲劳循环周期次数的关系曲线以及粘结滑移与疲劳循环周期次数的关系曲线；定义疲劳刚度退化损伤变量和疲劳残余滑移损伤变量；建立疲劳寿命预测模型；采用周期跳跃技术，选定能够保证计算精度的跳跃的循环周期数，找到需要模拟的加载周期集合；将加载周期集合中每次模拟疲劳循环中的疲劳刚度退化损伤变量和疲劳残余滑移损伤变量代入疲劳寿命预测模型中进行计算，获得超高性能混凝土的预测疲劳寿命。本发明能够较精准预测超高性能混凝土的疲劳寿命，节省计算时间，提高计算效率。

技术领域

本发明属于混凝土疲劳寿命预测技术领域，具体涉及一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法。

背景技术

超高性能混凝土是一种由高强水泥基材料和纤维复合而成的新型复合材料，因其具备优异的力学性能、突出的韧性和耐久性的特点，在土木工程领域的桥梁、公路等混凝土设施中，具有十分广泛的应用。但是在这些设施中由于常常受到重复荷载作用，使其内部的缺陷和微裂缝逐渐扩展，疲劳破坏是十分常见的破坏形式。因此，开展超高性能混凝土的疲劳性能研究，对提高超高性能混凝土结构安全性和耐久性具有重要意义。

但目前对超高性能混凝土的研究还处在试验阶段，在工程中的应用不多，尤其是在高周条件下超高性能混凝土的疲劳特性和疲劳寿命的研究较少，很难去精确发展超高性能混凝土的疲劳损伤规律。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，能够较精准预测超高性能混凝土的疲劳寿命，节省计算时间，提高计算效率。

本发明提供了如下的技术方案：

一种超高性能混凝土的疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：

对试件进行疲劳试验，计算得出粘结刚度比与疲劳循环周期次数的关系曲线以及粘结滑移与疲劳循环周期次数的关系曲线；

定义疲劳刚度退化损伤变量和疲劳残余滑移损伤变量；

建立疲劳寿命预测模型；

采用周期跳跃技术，选定能够保证计算精度的跳跃的循环周期数，找到需要模拟的加载周期集合；

将加载周期集合中每次模拟疲劳循环中的疲劳刚度退化损伤变量和疲劳残余滑移损伤变量代入疲劳寿命预测模型中进行计算，获得超高性能混凝土的预测疲劳寿命。

进一步的，第N次疲劳循环中的粘结刚度比κ_N的计算公式为：

式中，K_N为第N次疲劳循环中的粘结刚度，K₀为初始粘结刚度。

进一步的，考虑钢筋与混凝土在高周疲劳下的粘结损伤沿疲劳寿命的发展，将钢筋与混凝土的粘结行为划分为连续的I、II、III三个阶段；

粘结刚度κ与疲劳循环周期次数N的关系曲线采用三线性图，经拟合得到以下公式：

式中，κ_I、κ_II、κ_III分别是阶段I、II、III中的粘结刚度比，分别是阶段I、II、III中三线性图的斜率，κ₁、分别是阶段I结束时的粘结刚度比及其疲劳循环周期次数，κ₂、分别是阶段II结束时的粘结刚度比及其疲劳循环周期次数。

进一步的，粘结滑移δ与疲劳循环周期次数N的关系曲线采用三线性图，经拟合得到以下公式：