本书系统地总结了混凝土结构的疲劳性能和设计原理,反映了国内外在这一研究领域的最新进展以及本书作者的研究成果。全书共分10章,内容包括:疲劳荷载、混凝土的疲劳、钢筋的疲劳、构件和结构的疲劳性能和疲劳分析、各国规范对疲劳的处理方法、钢筋混凝土和预应力混凝土正截面和斜截面的疲劳承载力验算、钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态的疲劳变形和裂缝的验算。
本书可供从事交通、土木、海洋工程科研和设计工作的科技人员参考使用,也可供高等院校有关专业的教师和研究生参考使用。
前 言
本书是根据作者近年来参加国标《混凝土结构设计规范》的撰写中承担"疲劳验算"一章的任务和负责国家自然科学基金"混凝土的多轴疲劳破坏准则"项目所积累的资料并查阅大量国内外有关混凝土结构疲劳的资料和文献编写而成。
全书共10章,第1章绪论,主要通过工程实例,说明防止混凝土结构发生疲劳破坏的控制因素和疲劳设计的必要性。第2章疲劳荷载,介绍了荷载谱的编制方法及吊车,桥梁车辆,风、波浪荷载。第3章混凝土的疲劳,介绍了混凝土的单轴拉、压、压-拉疲劳和影响混凝土疲劳的因素,定侧压下混凝土的疲劳和变幅疲劳,疲劳累积损伤模型和本构关系。第4章钢筋的疲劳,介绍了普通钢筋和预应力钢筋的疲劳及变幅疲劳。第5章构件和结构的疲劳性能,介绍了构件和结构的弯曲破坏、剪切破坏、粘结破坏,构件和结构的变形和裂缝,确定结构疲劳损伤的方法,钢筋和混凝土间的联接和锚固。第6章结构和结构构件的疲劳分析,介绍了疲劳应力分析方法、应变分析方法、基于本构关系的分析方法和基于断裂力学的方法。第7章各国规范对疲劳的处理方法,介绍了各规范的应用范围、设计原则、疲劳估算、分析方法和构件中应力的计算。第8章钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面疲劳承载力验算,介绍了钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面的疲劳性能及基本假定,正截面疲劳强度计算和验算。第9章钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件斜截面疲劳承载力验算,介绍了重复荷载作用下钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件斜截面的受力特性,斜截面疲劳抗剪强度的计算方法。第10章钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态的疲劳变形和裂缝验算,介绍了受弯构件压区混凝土应变及挠度和裂缝宽度的变化规律,重复荷载作用下钢筋混凝土受弯构件刚度和挠度的计算方法,部分预应力混凝土受弯构件刚度和挠度的计算方法,受弯构件正截面和斜截面裂缝宽度的计算和验算。
本书的研究工作一直得到我的导师赵国藩院士的鼓励和指导,在此深表由衷的感谢! 另外本书介绍的研究工作是在李朝阳博士、吕培印博士、赵东拂博士、杨健辉博士、朱劲松博士、曹伟博士及大连理工大学结构研究室的试验技术人员等的参与下完成的,在此对他们所做出的贡献表示衷心的感谢。同时还要感谢为本项科研项目提供经费资助的国家自然科学基金委员会和中国建筑科学研究院。
限于作者水平,书中难免有缺点乃至错误,敬请读者批评指正。
感谢机械工业出版社和大连市政府学术专著基金对此书所给予的支持和资助。
宋玉普
于大连理工大学
2005年10月
前言
第1章 绪论1
参考文献10
第2章 疲劳荷载15
2.1 荷载的分类15
2.2 荷载谱及其编制方法18
2.3 吊车荷载32
2.4 铁路桥梁机车车辆荷载37
2.5 公路桥梁车辆荷载39
2.6 风荷载43
2.7 波浪荷载47
2.8 风和波浪的疲劳分析方法49
参考文献51
第3章 混凝土的疲劳53
3.1 概述53
3.2 受压状态素混凝土的疲劳特性53
3.3 受拉状态素混凝土的疲劳特性59
3.4 压拉反复状态下素混凝土的疲劳特性66
3.5 影响混凝土疲劳性能的因素73
3.6 定侧压下混凝土的疲劳87
3.7 混凝土的变幅疲劳特性138
3.8 疲劳累积损伤模型和本构关系169
参考文献187
第4章 钢筋的疲劳特性191
4.1 普通钢筋的疲劳19l
4.2 预应力钢筋的疲劳208
4.3 变幅疲劳243
参考文献245
第5章 构件和结构的疲劳性能249
5.1 概述249
5.2 弯曲破坏250
5.3 剪切破坏250
5.4 粘结破坏254
5.5 变形和裂缝宽度257
5.6 确定结构疲劳损伤的方法259
5.7 钢筋与混凝土间的连接和锚固261
参考文献264
第6章 结构或结构构件的疲劳分析266
6.1 引言266
6.2 疲劳分析266
6.3 断裂力学分析271
参考文献82
第7章 各国规范对疲劳的处理方法285
7.1 引言285
7.2 应用范围285
7.3 设计原则286
7.4 疲劳估算287
7.5 分析方法287
7.6 疲劳荷载下钢筋混凝土和预应力混凝土构件中的应力计算288
参考文献292
第8章 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面疲劳承载力验算293
8.1 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面疲劳性能及基本假定293
8.2 钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳应力的计算和验算297
8.3 预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力的计算和验算300
8.4 疲劳可靠性验算方法306
8.5 分级验算法321
参考文献328
第9章 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件斜截面疲劳承载力验算329
9.1 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件斜截面疲劳性能329
9.2 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件斜截面疲劳应力的计算和验算334
9.3 计算例题346
参考文献348
第10章 钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态的疲劳变形和裂缝验算350
10.1 重复荷载作用下受弯构件压区混凝土应变及挠度和裂缝宽度的变化规律350
10.2 重复荷载作用下钢筋混凝土受弯构件刚度和挠度的计算352
10.3 重复荷载作用下部分预应力混凝土受弯构件刚度和挠度的计算355
10.4 重复荷载作用下受弯构件正截面裂缝宽度的计算361
10.5 重复荷载作用下受弯构件斜截面疲劳裂缝的计算368
10.6 重复荷载作用下受弯构件斜截面疲劳抗裂的计算371
参考文献376