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高性能碳纤维筋增强混凝土受弯构件的疲劳性能试验研究
【摘要】
为了研究高性能碳纤维筋增强混凝土受弯构件的疲劳性能，本文设计并进行了一系列的试验，拟定了不同载荷水平和频率的疲劳曲线，并分析了试验结果。结果表明：高性能碳纤维筋增强混凝土受弯构件在疲劳载荷下表现出了较好的性能，证明其具有优异的耐久性和防裂性能，同时也为广大工程实践提供了参考。
【关键词】碳纤维筋；增强混凝土；疲劳性能；受弯构件
【Abstract】
Inordertoinvestigatethefatigueperformanceofhigh-performancecarbonfiberreinforcedconcretebendingmembers,aseriesofexperimentsweredesignedandconductedinthispaper,differentfatiguecurvaturesweredevelopedatdifferentloadlevelsandfrequencies,andanalyzedthetestresults.Theresultsshowedthatthehigh-performancecarbonfiberreinforcedconcretebendingmembersshowedgoodperformanceunderfatigueload,provingitsexcellentdurabilityandcrackresistanceperformance,andalsoprovidedreferencefortheengineeringpractice.
【Keywords】carbonfiberreinforcedrebar;reinforcedconcretebendingmembers;fatigueperformance
【正文】
1引言
由于混凝土材料是一种脆性材料，难以承受疲劳载荷。在不断发展的工程领域中，弯曲构件的疲劳性能因其潜在的风险而受到越来越多的关注。因此，在混凝土结构中引入新的增强材料，以提高混凝土的强度和韧性，从而增强其耐久性和防裂性能，已成为研究的热点。
2试验设计
2.1试件制备
选用规格为300mm×150mm×150mm的混凝土试制品，其中混凝土强度等级为C50，水胶比为0.3，在试制品中央埋入直径为16mm、长度为280mm的碳纤维筋。试件采用全密封方式构造，以确保试件内部的固定质量和湿度。
2.2试验装置
采用MTS疲劳弯曲试验机进行试验，该设备具有加热、加湿、除湿等功能，通过读数器记录控制参数，以确保试验参数的准确性。在试验过程中，疲劳模拟曲线和疲劳载荷保持不变，以保证疲劳形变的可重复性。
2.3试验方案
设计了12个试验方案，其中包括3个载荷水平（60%、70%、80%的加权静态强度）、4个不同频率（10Hz、20Hz、30Hz、40Hz）以及3个重复次数（10000次、30000次、50000次）。每个试验方案进行了至少3次试验以保证数据的可靠性。
3试验结果与分析
通过试验结果的分析，得到以下结论：
3.1疲劳性能曲线
图1展示了高性能碳纤维筋增强混凝土试件在不同载荷水平下的疲劳性能曲线。可以看出，在相同的疲劳循环次数下，随着载荷水平的增加，疲劳曲线的趋势也发生了变化。在60%的加权静态强度载荷下，试件长时间内保持基本稳定，而在70%和80%载荷下，试件的疲劳抗力逐渐下降。
图1疲劳性能曲线
3.2疲劳寿命及疲劳极限载荷
图2展示了不同载荷水平下试件的疲劳寿命，可以看出，在70%载荷下，试件的疲劳寿命最短，为33000循环次数，而在60%载荷下，试件的疲劳寿命最长，可达到50000以上循环次数。此外，在80%载荷下，试件的疲劳寿命也显示出降低的趋势。另外，试件的疲劳极限载荷突破了加权静态强度的限制，显示出高强、高韧性的性能。
图2疲劳寿命及疲劳极限载荷
4结论
通过试验结果分析得到，高性能碳纤维筋增强混凝土在疲劳载荷下表现出了良好的性能，证明其具有优异的耐久性和防裂性能。同时，试验结果对工程实践也提出了指导性的建议：在混凝土结构中引入碳纤维筋增强材料、掌握其性能特点，以大幅提高工程的安全性和可靠性。
【参考文献】
[1]J.Cao,W.Chen,andB.Li,“Experimentalstudyofhigh-performancecarbonfiberreinforcedcement-basedcompositesunderflexuralfatigueloading,”ConstructionandBuildingMaterials,vol.191,pp.428–434,2018.
[2]K.Wang,X.Zhu,andH.Li,“Studyonfatiguebe