木-混组合梁疲劳性能试验研究＊

周俊康，曾 廉，牛海峰，欧 磊

（中南林业科技大学 土木工程学院，湖南 长沙410004）

1 试验概况

基于全桥足尺模型设计了3 根木-混凝土组合结构试验模型梁，组合梁跨度2 000 mm，几何相似比为1∶4，结构尺寸以及配筋如图1 所示。为0.1 Pu。

图1 结构尺寸及配筋（单位：mm）

在开始疲劳试验之前，先对推出试件施加小于极限承载力荷载的预加静荷载，消除松动、接触不良，压牢构件并使仪表运转正常，接着进行疲劳试验，试验过程中应保持荷载的稳定性，其误差不能超过最大荷载的3%。每加载20 万次时停机进行静载试验，静载最大值为疲劳荷载的上限值，测量每个测点的应变、挠度、裂缝宽度和裂缝分布等数据。当疲劳破坏发生时，记下疲劳破坏的次数、疲劳破坏荷载值和疲劳破坏特征。如果梁经过200 万次后没有疲劳破坏，则可通过直接静力破坏试验得到梁的残余承载力。疲劳试验装置如图2 所示。

2 疲劳试验加载方案

疲劳试验采用正弦波加载方式，加载频率设置为5 Hz。两根组合梁的疲劳寿命预测值分别为200 万次和100 万次，疲劳荷载上限值分别为0.3 Pu 和0.60 Pu，疲劳荷载下限

图2 疲劳试验装置

3 疲劳试验分析

疲劳荷载作用后测得梁跨中静力荷载-挠度曲线如图3所示。疲劳循环次数-跨中挠度曲线如图4 所示。

在组合梁静载初始阶段，荷载与跨中挠度呈线性关系。随着荷载的增大，荷载与跨中挠度呈非线性关系，最终破坏荷载为78 kN。

图3 疲劳荷载作用后测得梁跨中静力荷载-挠度曲线

图4 疲劳循环次数-跨中挠度曲线

经过200 万疲劳荷载后，组合梁的破坏荷载为76 kN，说明在低荷载幅值作用下，组合梁具有良好的疲劳性能。随着疲劳载荷幅值的增大，组合梁的刚度明显下降。随着疲劳荷载的增加，组合梁的寿命逐渐减少。当疲劳载荷上限超过静态极限载荷的50%时，疲劳寿命迅速缩短。