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本文導讀目錄：

1、看各國如何進行UHPC抗疲勞設計

2、br1500hs

3、718鋼材

看各國如何進行UHPC抗疲勞設計

　　為探明鋼筋對UHPC軸拉疲勞性能的影響,Makita和Brühwiler還對配筋UHPC進行了軸拉疲勞試驗,試件尺寸及試驗裝置與不配筋UHPC相同。

　　每個試件中配置三根直徑8mm的鋼筋,鋼筋間距為40mm。

　　首先對配筋UHPC試件進行軸拉靜力試驗，以獲得試件的極限抗拉荷載及應力-變形曲線。

　　如圖7所示，配筋UHPC的軸拉荷載-變形曲線大致經歷四個階段彈性階段、UHPC多裂縫階段、鋼筋屈服階段、鋼筋斷裂階段。

　　圖7靜力荷載下配筋UHPC試件的荷載-變形曲線。

　　隨后對同批制作的試件進行軸拉疲勞試驗，考慮到配筋UHPC的疲勞性能與鋼筋的疲勞行為密切相關，疲勞荷載主要根據鋼筋應力確定。

　　疲勞試驗過程如下：對試件進行靜力試驗，并控制拉應變在1000～1500με之間，然后卸載；按預期的最大、最小荷載進行疲勞試驗，加載頻率為10Hz。

　　試驗中，作者仍然定義試件的常幅疲勞極限為一千萬次。

　　根據試驗結果，對于發生疲勞破壞的試件，其破壞模式均為鋼筋斷裂。

　　鋼筋疲勞斷裂面上存在兩個明顯的區域，即光滑斷裂面和粗糙斷裂面。

　　光滑斷裂面由疲勞裂紋穩定增長引起，而粗糙斷裂面為鋼筋剩余面積不足以承擔所施加的荷載時，突然斷裂所引起。

　　根據鋼筋斷裂面上兩個區域的大小，可推斷出鋼筋斷裂的先后順序。

　　圖8中，最左邊的鋼筋光滑斷裂面分布面積最大，為最先斷裂，原因是三根鋼筋共同承擔荷載時疲勞應力較低，使得疲勞裂紋緩慢擴展，形成光滑斷裂面；最右邊的鋼筋粗糙斷裂面區域最大，由最后斷裂時的高應力引起，同時，該鋼筋斷裂后伴隨著明顯的頸縮現象。

　　作者共對12組（共19個）配筋UHPC試件進行了軸拉疲勞試驗，圖9示意了試驗結果，圖中“溜號”試件是指經歷一千萬次循環仍未破壞的試件。

　　同時，通過數據擬合得到了配筋UHPC的軸拉疲勞S-N曲線方程。

　　根據試驗結果，當最大荷載水平Smax小于0.54時，所有試件均未出現疲勞破壞。

　　因此，配筋UHPC的疲勞極限強度（對應一千萬次疲勞壽命）可取Smax0.54，應用中可偏保守地取Smax0.5。

　　曹霞等對UHPC試件進行了彎拉疲勞試驗，試件尺寸為35mm×35mm×244mm。

　　共包含45個試件，分為四組，最大應力水平Smax分別為0.75、0.8、0.85、0.9，這里Smax定義為最大疲勞荷載引起的拉應力與試件靜力彎拉強度之比。

　　根據試驗結果，試件的疲勞裂縫發展可分為以下三個階段裂縫潛伏階段、裂縫穩定擴展階段、失穩破壞階段。

　　FarhatF.A.等對疲勞破壞后的試件斷面進行成像，定量分析了破壞斷面上的鋼纖維分布密度，如圖10，證實了UHPC試件彎拉疲勞壽命與鋼纖維分布的關聯性：高疲勞壽命試件中的鋼纖維分布一般較為均勻。

　　圖10UHPC試件疲勞斷口中的鋼纖維分布密度云圖。

　　（單位：根/cm2，斷面尺寸：100mm×100mm）。

　　GraybealB.A.等對預加載至開裂的UHPC試件進行了彎拉疲勞試驗，結果表明，隨著疲勞荷載循環次數的增加，初始裂縫逐漸增大，一些位于試件底部的鋼纖維被拔出，而另一些鋼纖維發生疲勞斷裂，試驗中可聽到鋼纖維拔斷的聲音，圖11a)示意了無損鋼纖維的斷面微觀形貌，圖11b)示意了疲勞斷裂的鋼纖維的斷面形貌。

　　這一現象說明，當UHPC基體開裂后，由于應力重分布，鋼纖維中的拉應力較高，可能出現鋼纖維自身疲勞斷裂現象。

　　ParantE.等對尺寸為200mm×40mm×600mm的UHPC試件進行了四點彎曲疲勞試驗，UHPC中的鋼纖維摻量高達11%，彎拉強度可達61MPa。

　　試驗中控制最大疲勞應力水平為Smax0.7～1.03，這里的Smax定義為最大彎拉應力與UHPC靜力彎拉強度特征值（已考慮纖維取向系數）之比。

　　不難看出，當Smax不超過0.65時，所有試件的疲勞壽命均超過200萬次。

　　因此，這種UHPC的疲勞極限約為Smax0.65。

　　Al-AzzawiB.S.等對UHPC試件開展了彎拉疲勞試驗，試件尺寸為340mm×100mm×35mm，鋼纖維直徑為0.55mm，長度為30mm，纖維體積含量為2.5%。

　　試件共分為三組，最大應力水平分別為Smax0.64、0.72、0.89，最小應力水平Smin0.1。

　　圖中共包含兩條曲線，一條為實測的S-N曲線，另一條為根據Goodman公式修正后，平均應力為零的S-N曲線。

　　ParantE.等在試驗中對經歷200萬次疲勞循環而未被破壞的試件進行了靜力試驗，得到了試件在疲勞后的荷載-撓度曲線，并與未經歷疲勞試驗的試件進行了對比，如圖14所示。

　　圖14經歷疲勞循環后的UHPC試件的彎拉應力-撓度曲線。

　　試驗結果表明，經過疲勞試驗后，試件的彎拉強度反而略有提高，約提高了8%。

　　作者推測其原因，一方面可能與疲勞試驗過程中UHPC的繼續水化有關，另一方面可能與疲勞應力循環引起的材料密實度提高有關。

　　法國于2016年頒布了兩部UHPC規范，其中NFP18-470對UHPC的材料性能進行了規定，NFP18-710則對UHPC結構設計進行了規定。

　　UHPC結構疲勞設計的總體原則是，通過計算得到結構的受壓/受拉疲勞應力，并控制最大疲勞應力不超過UHPC的疲勞強度，以確保結構的抗疲勞安全性。

　　法國UHPC結構設計規范NFP18-710規定，當結構的疲勞應力滿足如下條件時，可不對UHPC和鋼筋進行疲勞驗算：。

　　1.當UHPC結構受壓時，在正常使用極限狀態特征荷載組合下，UHPC的壓應力滿足σc。

　　2.對于UHPC截面中的受拉鋼筋，在正常使用極限狀態特征荷載組合下，鋼筋拉應力σs。

　　當上述條件不滿足時，須對UHPC結構進行疲勞驗算。

　　對于抗壓，UHPC的疲勞驗算應滿足下式：。

　　式中，σc,max為頻遇荷載組合下UHPC結構中的最大壓應力；σc,min為頻遇荷載組合下UHPC結構中的最小壓應力，當σc,min計算為拉應力時，應取σc,min0；fck為UHPC的靜力抗壓強度特征值。

　　而對于抗拉，當UHPC在正常使用極限狀態特征荷載組合下的拉應力不超過0.95min{fctk,el'fctfk/k}時，可認為UHPC的抗拉疲勞強度滿足設計要求。

　　這里fctk,el是指UHPC的彈性抗拉強度特征值，fctfk指UHPC極限抗拉強度特征值；K是指鋼纖維分布對UHPC軸拉裂后性能的影響系數。

　　需要說明的是，UHPC的軸拉強度值既可根據軸拉試驗得到，也可根據四點彎曲試驗換算得到，具體可參考UHPC材料規范NFP18-470中附件D的有關規定。

　　日本于2008年頒布了UHPC結構設計規程，其中疲勞設計是結構安全性驗算的重要組成部分。

　　由于UHPC受力復雜，該規范建議一般通過疲勞試驗確定UHPC的疲勞強度，且在試驗中需考慮結構的暴露環境。

　　當未進行疲勞試驗時，UHPC的軸壓或彎壓疲勞強度設計值可通過公式確定。

　　具體而言，UHPC的疲勞強度與疲勞壽命N及恒載引起的應力σp有關。

　　但該規范同時指出，當UHPC結構持續或經常泡在水中時，需要開展疲勞試驗。

　　式中，frd為UHPC的抗壓疲勞強度設計值；fd為UHPC的抗壓強度設計值，需考慮1.3的材料分項系數；σp為UHPC結構中恒載引起的應力；N為UHPC結構的疲勞壽命。

　　而對于UHPC的抗彎拉疲勞設計，該規范未做出明確規定，僅根據試驗結果給出了S-N曲線方程。

　　疲勞試驗結果表明，這種UHPC的S-N曲線呈雙線性。

　　當UHPC的彎拉應力比Smax不超過0.5時，UHPC結構的疲勞壽命將超過200萬次，可不進行疲勞驗算。

　　瑞士于2016年頒布了UHPC結構設計規程。

　　該規范中，結構安全性驗算包含四個重要方面截面失效、結構失穩、連接失效、疲勞。

　　總體而言，UHPC結構的疲勞驗算視配筋情況而定：未配筋時，應按UHPC材料的疲勞性能進行驗算，而對于配筋UHPC結構，應按配筋構件的疲勞性能進行驗算。

　　根據瑞士規程，UHPC材料的抗拉疲勞強度由公式計算確定：。

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718鋼材

　　模具經過長期使用后，模穴表面仍然維持原先的光滑狀態。

　　模具在潮濕的環境下操作或存放時、不需要特別的保護。

　　由于模具冷卻水道不受腐蝕的影響（不象普通模具鋼），熱傳導特性、冷卻效率在模具生命期中均保持穩定，確保了模具恒久不變的成形時間。

　　s-136被推薦用于所有的模具，由于其特殊的性質，更適合特殊環境的需求。

　　耐腐蝕、銹蝕對使用有腐蝕性的pvc、醋酸鹽類等注模原料或必須在潮濕的環境下工作及存放的模具。

　　耐磨性在使用磨耗較大的注模材料（包括熱固性射出成型模）或要求模具有較長的工作時間，如電子零件、舍棄式的餐刀具、器皿等。

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