基于压磁理论的钢筋混凝土结构疲劳损伤机理与寿命预测方法

The fatigue property of reinforced concrete structure uder repetitive loading cycles is usually attributed to the property of steel bar, concrete and interface of both. The fatigue life of menbers is usually discrete for their complicated stress. There are many problems demanding prompt solution in fatigue damage mechanical analysis of reinforced concrete members. This project taks piezomagnetism of steel bar as the main branch, uses materials science, structure engineering, mechanics and their crosing domain theory, and renews research on fatigue property of reinforced concrte. On the material level, it wants to rebuild failure mode and failure criterion of steel bar from study on fatigue piezomagnetism. On member's level, dynamic donding characteristic on interface and failure mode and failure criterion of reinfoced concrete will also be researched. Using uncertainty analysis method, building a rational and effective predition and mechanism design method on reinforced concrete structure, will take great significance on fatigue mechanical analysis method research.

钢筋混凝土结构疲劳性能取决于钢筋、混凝土以及钢筋混凝土界面的疲劳性能，在反复作用下，构件各组成受力复杂，疲劳寿命离散性大。钢筋混凝土构件疲劳损伤力学分析存在诸多涉及基础力学的问题亟待解决。本项目以钢筋的压磁效应作为研究切入口，运用材料科学、结构工程和力学学科等的交叉领域理论，重新探索钢筋混凝土结构的疲劳特性，建立材料疲劳试验新方法。从材料层次研究钢材疲劳压磁效应和钢筋疲劳损伤压磁效应的特性，建立钢筋疲劳损伤失效模式和失效准则；从构件层次研究钢筋混凝土界面动粘结特性、钢筋混凝土构件疲劳失效模式和疲劳失效极限状态；采用钢筋混凝土疲劳力学不确定分析方法，建立合理有效的钢筋混凝土结构疲劳失效预测和力学分析设计方法，这对钢筋混凝土结构疲劳力学分析方法研究有重要意义

钢筋混凝土结构在反复作用下构件各组成受力复杂，疲劳寿命离散性大，尚无法科学解释钢筋混凝土结构的疲劳损伤机理，无法准确衡量结构的疲劳损伤程度并预测剩余疲劳寿命，新型的疲劳损伤的检测技术以及疲劳磁检测研究方法是这一问题的新突破口。本项目以钢筋的压磁效应作为研究切入口，通过疲劳试验研究和理论分析，从钢筋、钢筋混凝土界面和钢筋混凝土构件三个方面研究钢筋混凝土结构在交变荷载作用下所产生的压磁磁场演变过程，并考虑均匀锈蚀及坑蚀钢筋的压磁信号分布特征。通过确立压磁场参数来评估钢筋混凝土结构的疲劳损伤，明确基于压磁效应的钢筋混凝土结构疲劳失效极限状态判断准则，进而建立基于压磁效应的疲劳寿命预测方法，用于实际工程中的疲劳无损检测中。