木-混組合梁疲勞性能試驗研究＊

周俊康，曾 廉，牛海峰，歐 磊

（中南林業科技大學 土木工程學院，湖南 長沙410004）

1 試驗概況

基于全橋足尺模型設計了3 根木-混凝土組合結構試驗模型梁，組合梁跨度2 000 mm，幾何相似比為1∶4，結構尺寸以及配筋如圖1 所示。為0.1 Pu。

圖1 結構尺寸及配筋（單位：mm）

在開始疲勞試驗之前，先對推出試件施加小于極限承載力荷載的預加靜荷載，消除松動、接觸不良，壓牢構件并使儀表運轉正常，接著進行疲勞試驗，試驗過程中應保持荷載的穩定性，其誤差不能超過最大荷載的3%。每加載20 萬次時停機進行靜載試驗，靜載最大值為疲勞荷載的上限值，測量每個測點的應變、撓度、裂縫寬度和裂縫分布等數據。當疲勞破壞發生時，記下疲勞破壞的次數、疲勞破壞荷載值和疲勞破壞特征。如果梁經過200 萬次后沒有疲勞破壞，則可通過直接靜力破壞試驗得到梁的殘余承載力。疲勞試驗裝置如圖2 所示。

2 疲勞試驗加載方案

疲勞試驗采用正弦波加載方式，加載頻率設置為5 Hz。兩根組合梁的疲勞壽命預測值分別為200 萬次和100 萬次，疲勞荷載上限值分別為0.3 Pu 和0.60 Pu，疲勞荷載下限

圖2 疲勞試驗裝置

3 疲勞試驗分析

疲勞荷載作用后測得梁跨中靜力荷載-撓度曲線如圖3所示。疲勞循環次數-跨中撓度曲線如圖4 所示。

在組合梁靜載初始階段，荷載與跨中撓度呈線性關系。隨著荷載的增大，荷載與跨中撓度呈非線性關系，最終破壞荷載為78 kN。

圖3 疲勞荷載作用后測得梁跨中靜力荷載-撓度曲線

圖4 疲勞循環次數-跨中撓度曲線

經過200 萬疲勞荷載后，組合梁的破壞荷載為76 kN，說明在低荷載幅值作用下，組合梁具有良好的疲勞性能。隨著疲勞載荷幅值的增大，組合梁的剛度明顯下降。隨著疲勞荷載的增加，組合梁的壽命逐漸減少。當疲勞載荷上限超過靜態極限載荷的50%時，疲勞壽命迅速縮短。