New RC梁高週次疲勞試驗結果之探討

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姓名

林顏頡(Yen-Chieh Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

New RC梁高週次疲勞試驗結果之探討

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摘要(中)

本研究主要是承先前研究[17-19]，繼續執行New RC梁高週次疲勞試驗，以利探討出適合高拉力鋼筋之疲勞S-N曲線經驗式，藉此討論高拉力鋼筋之設計疲勞強度(f_(r,limit))，以供New RC橋梁結構在疲勞設計之參考。
目前SD690 New RC梁疲勞試驗結果顯示，大於D25直徑之大號數鋼筋S-N曲線有明顯的鋼筋直徑效應，直徑愈大，疲勞壽命愈短，可設計之疲勞強度則愈小；因此，提出一適合New RC梁之S-N曲線經驗式。
本研究亦探討New RC梁與一般RC梁在疲勞行為差異。比較鋼筋等級(f_y)、鋼筋表面形狀(r⁄h)、鋼筋直徑效應、鋼筋疲勞裂紋面積等差異。當中，亦觀察New RC梁EcIe值變化與高強度混凝土裂紋發展。最後探討設計之疲勞強度應為何，藉此評論疲勞設計規範如我國現行公路橋梁設計規範[1-2]及2020年版AASHTO LRFD橋梁設計規範[3]，是否合適用於New RC梁疲勞設計。

摘要(英)

This study aims to continue the research conducted in previous studies [17-19] by performing high-cycle fatigue tests on New RC beams. The main objective is to establish an empirical S-N curve suitable for high-strength steel bar and subsequently discuss the design fatigue limit strength (f_(r,limit)) of high-strength steel bars. The results obtained from this study will provide valuable insights for fatigue design of New RC bridge structures.
The current fatigue test results of SD690 New RC beams reveal a significant diameter effect on the S-N curve for larger-sized rebars (>D25). It is observed that as the diameter increases, the fatigue life decreases, leading to a lower design fatigue limit strength. Therefore, we propose an empirical S-N curve suitable for New RC beams.
This study also investigates the differences in fatigue behavior between New RC beams and conventional RC beams. The comparisons include factors such as steel grade (f_y), rebar geometry (r⁄h), rebar diameter effect, and fatigue crack area. Additionally, the study observes the variation of the EcIe value and crack development in New RC beams. Finally, it explores the appropriate design fatigue limit strength, aiming to assess the suitability of current fatigue design specifications, such as the 2002 edition of the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications [1-2], and the 2020 edition of the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications [3], for fatigue design of New RC beams.

關鍵字(中)

★ New RC梁
★ SD690高拉力螺紋節鋼筋
★ 高週次疲勞
★ 疲勞強度
★ S-N曲線
★ 直徑效應
★ Ec Ie值
★ 鋼筋疲勞裂紋面積

關鍵字(英)

論文目次

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 x
符號說明 xiv
第一章緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的與方法 2
第二章文獻回顧 3
2-1 公路橋梁設計規範疲勞設計 3
2-2 AASHTO2020年版疲勞設計強度 4
2-3 鋼筋之疲勞研究 5
2-3-1 Helgason等人研究 5
2-3-2 Collins等人研究 7
2-4 影響鋼筋疲勞之主要因子 8
2-4-1應力差幅(fr) 8
2-4-2最小應力(fs,min) 8
2-4-3鋼筋等級(fy) 9
2-4-4鋼筋直徑(d_b) 10
2-4-5鋼筋表面形狀(r/h) 11
2-4-6應力集中 12
2-4-7微觀結構 13
2-5 混凝土之疲勞研究 13
第三章試驗規劃及步驟 15
3-1 試驗規劃 15
3-2 試體設計與製作 15
3-3 試驗設備 17
3-3-1 SIMPLEX雙向型油壓千斤頂 17
3-3-2荷重油壓系統控制改善 17
3-3-3比例電磁閥控制板 18
3-3-4資料動態擷取器(PCD-400A) 18
3-3-5荷重計 18
3-3-6位移計 18
3-3-7手量式應變計 19
3-4 試驗步驟 19
3-5 試驗量測數據 22
3-5-1疲勞反覆荷重位移歷時 22
3-5-2New RC梁混凝土表面應變 22
3-5-3New RC梁之裂縫發展及裂縫寬度 23
第四章試驗結果 24
4-1 材料試驗結果 24
4-1-1高強度混凝土抗壓試驗 24
4-1-2高強度鋼筋拉伸試驗 25
4-1-3螺紋節鋼筋 r/h 值量測 25
4-2 靜載重試驗結果 25
4-3 不同應力差幅fr下各New RC梁之疲勞試驗結果 26
4-3-1 D36HFL5 (fr=0.237fya) 26
4-3-2 D36HFL6 (fr=0.300fya) 29
4-3-3 D36HFL7 (fr=0.252fya) 32
4-4 SD690-D36鋼筋之疲勞裂紋面積結果 34
第五章討論 36
5-1 New RC梁之高週次疲勞修正S-N曲線經驗公式 36
5-2 New RC梁設計疲勞強度fr,limit之討論 39
5-3 New RC梁S-N 曲線參數分析 43
5-3-1比較應力差幅(fr)之影響 43
5-3-2比較鋼筋等級(fy)之影響 44
5-3-3比較最小應力(fs,min)之影響 44
5-3-4比較鋼筋表面形狀(r/h)之影響 45
5-3-5比較鋼筋直徑效應之影響 45
5-4 New RC梁經疲勞試驗之應變和EcIe比較 46
5-4-1各試體梁之應變討論 46
5-4-2各試體梁之EcIe討論 47
第六章結論與建議 49
6-1 結論 49
6-2 建議 51
參考文獻 52
附錄A EcIe(△)計算 120

參考文獻

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[18] 洪世峰，「SD690 鋼筋之混凝土梁高週次疲勞試驗」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，指導教授:王勇智，2020年6月。
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指導教授

王勇智

審核日期

2023-7-26

推文