混凝土结构疲劳验算常见问题解析

【规范规定】

《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）

6.7.1 受弯构件的正截面疲劳应力验算时，可采用下列基本假定：

1.截面应变保持平面。

2.受压区混凝土的法向应力图形取为三角形。

3.钢筋混凝土构件，不考虑受拉区混凝土的抗拉强度，拉力全部由纵向钢筋承受；要求不出现裂缝的预应力混凝土构件，受拉区混凝土的法向应力图形取为三角形。

4.采用换算截面计算。

6.7.4 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力应符合下列要求：

1.受压区边缘纤维的混凝土压应力

2.预应力混凝土构件受拉区边缘纤维的混凝土拉应力

3.受拉区纵向普通钢筋的应力幅

4.受拉区纵向预应力筋的应力幅(www.xing528.com)

式中——疲劳验算时截面受压区边缘纤维的混凝土压应力，按本规范公式（2-11）计算；

———疲劳验算时预应力混凝土截面受拉区边缘纤维的混凝土拉应力，按本规范公式（2-12）计算；

——疲劳验算时截面受拉区第i层纵向钢筋的应力幅，按本规范公式（2-13）计算；

——混凝土轴心抗压、抗拉疲劳强度设计值，按本规范第4.1.6条确定；

——钢筋的疲劳应力幅限值；

——预应力筋的疲劳应力幅限值。

注：当纵向受拉钢筋为同一钢种时，可仅验算最外层钢筋的应力幅。

【解析】

吊车梁等承受重复荷载的构件，在数十万次或数百万次重复荷载作用下，尽管构件内钢筋或混凝土的最大应力始终低于一次加载时的各自的强度，但钢筋或混凝土会发生脆性的断裂和破损，这种现象称为材料的疲劳破坏。许多工程结构，如吊车梁、铁路或公路桥梁、铁路轨枕、海洋采油平台等都会由于长期承受重复荷载而导致疲劳破坏，对这一类结构，必须进行疲劳验算。

过去，由于承受重复荷载的混凝土结构都是按容许应力方法设计的，而且容许应力取值比较低，因此疲劳问题并不十分突出。但随着结构向轻质、高强方向发展，设计理论也采用了能充分利用材料强度的极限状态设计理论，使得许多构件处于高应力状态下工作，应力水平越高，疲劳破坏的可能性就越大。所以疲劳验算已成为承受重复荷载的混凝土结构设计中不可忽视的问题。