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橡胶混凝土疲劳性能的试验研究

作　者: 郑万虎
导　师: 李丽娟
学　校: 广东工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 橡胶混凝土力学性能疲劳试验疲劳强度损伤机理
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着混凝土强度的不断提高,其固有的脆性问题愈显突出,如何在保证混凝土强度的同时又改善其脆性破坏的特点成为工程实践中十分关注的问题。国内外的探索研究发现,在混凝土中掺加橡胶颗粒是解决这一问题的重要途径。橡胶混凝土作为一种新型混凝土材料,集合了橡胶与普通混凝土的特点,主要包括：弹性模量低,变形性能优越,抗裂性好,很高的能量吸收能力和很高的韧性。其它特点还包括重量轻、硬度高、延伸率大、抗磨耗和抗老化性能好、干缩系数和热膨胀系数低等。此外,橡胶集料混凝土还具有很好的隔热、隔音功能。若将橡胶混凝土应用于工程实践中,可以很好的改善结构或构件的耐疲劳性能,但目前国内外对橡胶混凝土的疲劳性能、损伤演化机理、构件疲劳验算方法和工程应用等方面的研究还很少。鉴于此,本文将对橡胶混凝土的抗弯疲劳性能进行试验研究,主要内容包括：(1)以C50普通混凝土为基础,将橡胶粉以体积替代方式替代混凝土中的细骨料,研究该改性混凝土在不同橡胶粉掺量下重量、密度、立方体抗压强度、轴心抗压强度及抗折强度等力学性能的变化规律,其中橡胶粉体积替代细骨料的掺量分别为5%、10%、15%。(2)对橡胶混凝土60个标准试件进行了静载弯拉试验和等幅循环荷载疲劳试验。得出了橡胶混凝土试件静态破坏时具有一定的塑性特征；橡胶混凝土的静态应变值和动态应变值均长于普通混凝土的应变值；在相同应力水平的条件下,橡胶混凝土的疲劳寿命长于普通混凝土的,并随着橡胶粉的掺量增加而增长；在循环荷载作用下,橡胶混凝土的应变经历了三阶段的变化规律,即内部损伤形成阶段、稳定扩展阶段及失稳发展阶段,三阶段所占比例分别为疲劳寿命的10%、80%和10%。(3)通过对橡胶混凝土的疲劳寿命进行统计分析,给出等幅循环荷载作用下橡胶混凝土疲劳寿命的分布规律。研究考虑不同失效概率下的p’-S一N曲线及橡胶混凝土的疲劳强度,给出相应的橡胶混凝土双对数疲劳方程,预测橡胶混凝土的疲劳极限强度。分析橡胶混凝土的疲劳内部损伤机理,队试验观察到的现象和获得的规律作出了合理的解释。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
CONTENTS  10-13
第一章绪论  13-23
  1.1 课题研究的背景及意义  13-15
    1.1.1 橡胶混凝土研究的背景  13-14
    1.1.2 橡胶混凝土的特点  14
    1.1.3 橡胶混凝土研究的意义  14-15
  1.2 疲劳概述  15-17
    1.2.1 疲劳及疲劳荷载  15-16
    1.2.2 疲劳破坏的过程及特征  16-17
    1.2.3 疲劳强度及疲劳极限  17
    1.2.4 疲劳寿命及疲劳曲线  17
  1.3 课题国内外的研究现状  17-20
    1.3.1 橡胶混凝土国外的研究现状  17-19
    1.3.2 橡胶混凝土国内的研究现状  19-20
  1.4 橡胶混凝土的应用现状  20-22
    1.4.1 橡胶混凝土在道路方面的应用  20-21
    1.4.2 橡胶混凝土在建筑方面的应用  21-22
  1.5 本文主要研究内容  22-23
第二章橡胶混凝土静态力学性能的试验研究  23-33
  2.1 引言  23
  2.2 试验方案  23-26
    2.2.1 原材料及配合比设计  23-24
    2.2.2 试件制作与养护  24-25
    2.2.3 加载设备  25
    2.2.4 试验过程中的注意事项  25-26
  2.3 试验结果及分析  26-31
    2.3.1 密度  26
    2.3.2 立方体抗压强度  26-27
    2.3.3 轴心抗压强度  27-29
    2.3.4 抗折强度  29-30
    2.3.5 破坏形态分析  30-31
  2.4 本章小结  31-33
第三章橡胶混凝土疲劳性能的试验研究  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 试验方案  33-35
    3.2.1 试件基本情况  33-34
    3.2.2 试件的制作及养护  34
    3.2.3 试验加载设备  34-35
  3.3 静载弯拉试验  35-38
    3.3.1 试验目的及内容  35
    3.3.2 试验方案  35-36
    3.3.3 试验结果及分析  36-37
    3.3.4 破坏形态分析  37-38
  3.4 疲劳试验  38-45
    3.4.1 试验内容及方案  38
    3.4.2 试验加载程序  38-40
    3.4.3 疲劳寿命  40-41
    3.4.4 试件变形特征  41-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章橡胶混凝土疲劳性能的理论分析  46-65
  4.1 引言  46
  4.2 橡胶混凝土疲劳寿命的统计分析  46-55
    4.2.1 Weibull分布理论  46-48
    4.2.2 疲劳寿命分析  48-55
  4.3 橡胶混凝土疲劳强度  55-63
    4.3.1 不同失效概率下的疲劳寿命  55-56
    4.3.2 不同失效率下的双对数疲劳方程  56-62
    4.3.3 橡胶混凝土的疲劳强度  62-63
  4.4 橡胶混凝土疲劳损伤分析  63-64
  4.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-71
攻读学位期间发表的相关学术论文  71-73
致谢  73

橡胶混凝土疲劳性能的试验研究

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