Выносливость нормальных сечений железобетонных балок при режимном малоцикловом нагружении

• Автор: Абрамов, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 189 с. : ил.

Оглавление
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Выносливость и деформативность бетона при малоцикловом нагружении
1.2. Выносливость и деформативность арматуры при малоцикловом нагружении
1.3. Напряженно-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов при действии немногократно повторяющейся нагрузки
1.4. Анализ существующих методов расчета железобетонных элементов на выносливость
1.5. Цель и задачи исследований
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика экспериментальных исследований выносливости арматуры с физическим пределом текучести при режимном малоцикловом нагружении
2.1.1. Характеристика опытных образцов арматуры
2.1.2. Испытательное оборудование и выборы режимов нагружения опытных образцов арматуры
2.1.3. Методика испытания и измерения деформаций в процессе статического и циклического деформирования
2.1.4. Методика обработки результатов испытаний опытных образцов арматуры
2.2. Методика определения прочностных и деформативных свойств исходного бетона по данным статических испытаний
2.3. Методика экспериментальных исследований малоцикловой выносливости нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов
2.3.1. Характеристика и технология изготовления опытных образцов
2.3.2. Испытательное оборудование и выбор режимов нагружения опытных балок
2.3.3. Методика испытания и измерения деформаций сжатого бетона и растянутой арматуры в процессе статического и циклического деформирования
2.3.4. Методика определения прогибов и ширины раскрытия трещин
2.3.5. Методика обработки результатов испытания опытных железобетонных балок на малоцикловое нагружение
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ АРМАТУРЫ И
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК НА РЕЖИМНОЕ МАЛОЦИКЛОВОЕ НАГРУЖЕНИЕ
3.1. Результаты исследования малоцикловой выносливости опытных образцов арматуры
3.1.1. Статические испытания
3.1.2. Характер разрушения образцов для различных режимов малоциклового нагружения
3.1.3. Деформации арматуры при малоцикловом нагружении
3.2. Результаты исследования малоцикловой выносливости железобетонных балок
3.2.1. Статические испытания
3.2.2. Испытания на усталость
4. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ И
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА МАЛОЦИКЛОВУЮ ВЫНОСЛИВОСТЬ ПО НОРМАЛЬНОМУ СЕЧЕНИЮ
4.1. Напряженно-деформированное состояние нормальных сечений
железобетонных изгибаемых элементов при малоцикловом
нагружении
4.1.1. Анализ напряженно-деформированного состояния нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов при малоцикловом нагружении
4.2. Общая расчетная модель малоцикловой выносливости нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов
4.2.1. Исходные предпосылки и расчетная схема нормальных сечений железобетонного изгибаемого элемента
4.2.2. Аналитические зависимости для описания диаграмм
деформирования бетона
4.2.3. Диаграмма сжатия бетона при циклическом нагружении стационарного режима
4.2.4. Диаграммы сжатия бетона при нестационарных режимах циклического нагружения
4.2.5. Диаграмма деформирования арматурной стали
4.2.6. Диаграмма деформирования арматуры на участках между трещинами
4.2.7. Диаграмма деформирования арматурной стали при циклическом нагружении
4.2.8. Кусочно-линейная диаграмма деформирования арматуры и бетона
4.2.9. Экспериментальная проверка
4.3. Метод расчета на выносливость по предельным усилиям
4.3.1. Расчетные зависимости при стационарном режиме
4.3.2. Расчетные зависимости при нестационарных режимах
4.3.3. Экспериментальная проверка
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Научную новизну работы составляют:
- общий метод расчета стержневых железобетонных изгибаемых элементов на малоцикловую выносливость по нормальному сечению на основе аналитических диаграмм деформирования бетона и арматуры с учетом физической нелинейности материалов и режимов малоциклового нагружения;
- упрощенные методы расчета стержневых железобетонных изгибаемых элементов на малоцикловую выносливость по нормальному сечению, основанные на использовании трансформированных пределов выносливости бетона и арматуры и учитывающие изменение напряжений и коэффициентов асимметрии цикла напряжений в бетоне сжатой зоны и растянутой продольной арматуре;
- аналитические зависимости для описания изменения неупругих деформаций арматуры при малоцикловом нагружении;
- методика трансформирования диаграмм деформирования арматуры для учета влияния малоциклового нагружения на прочностные и деформативные свойства арматуры;
новые экспериментальные данные о характере разрушения и выносливости изгибаемых железобетонных балочных элементов и арматурных стержней, деформаций бетона сжатой зоны и растянутой продольной арматуры при различных режимах малоциклового нагружения.
На защиту выносятся:
- инженерный метод расчета выносливости нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов на основе аналитических диаграмм деформирования бетона и арматуры при различных режимах малоциклового нагружения с учетом одновременного изменения напряженно-деформированного состояния сечений, прочностных и деформативных свойств и режимов деформирования материалов в составе конструкций;
- упрощенные методы расчета стержневых железобетонных изгибаемых элементов на малоцикловую выносливость по нормальному сечению, основанные на использовании трансформированных пределов выносливости бетона и арматуры;
- методику трансформирования диаграмм деформирования арматуры для учета влияния малоциклового нагружения на прочностные и деформативные свойства арматуры;
- аналитические зависимости для описания изменения неупругих деформаций арматуры при малоцикловом нагружении;
- результаты экспериментальных исследований выносливости железобетонных изгибаемых балочных элементов и арматурных стержней при стационарных и нестационарных режимах малоциклового нагружения;
- результаты проверки точности и надежности предлагаемых методов расчета малоцикловой выносливости экспериментальными данными.

- плечо внутренней пары сил при разгрузке; пь - коэффициент, учитывающий уменьшение модуля упругости бетона при многократно повторяющихся нагружениях.
В.Г. Кваша и В.В. Левчич [42], анализируя результаты исследований, пришли к выводу, что в общем случае форма эпюры напряжений в бетоне сжатой зоны меняется от треугольной в криволинейную и на этой основе разработали методику расчета на выносливость по нормальному сечению. В практических расчетах принимается, что форма эпюры напряжений может быть принята трапециидальной, высота пластического участка которой меняется в процессе многократно повторяющегося нагружения от нуля до предельной для заданных параметров сечения. Изменение высоты пластического участка деформирования описывается формулой С

р+ %
/ гтш
<1.27)
Напряжения в бетоне сжатой зоны на любой стадии загружения вычисляются по формулам: при у < уО
оь=Лкк. (1.28)

при у < уО
. , . К.у-кК°и
<*ь=1<,+(г-Уо)-7 ’ <и9>

где Яу - условные предельные напряжения в бетоне сжатой зоны; при статическом разрушении;
Я“,, - нижняя граница микротрещинообразования при изгибе;

кй° I
Тигес!
х*МП1Ч

х - высота сжатой зоны в предельном состоянии;
Мр - Изгибающий момент, вызывающий статическое разрушение элемента при однократном кратковременном нагружении; к - Коэффициент, учитывающий момент начала искривления эпюры напряжений в сжатой зоне;

мрм’
напряжения в арматуре вычисляются по формуле

а . =
(1 + Х)А8