钢筋的疲劳应力幅就是钢筋在反复受力时,“拉力和压力” 或 “大拉力和小拉力” 之间的差值,这个差值越大,钢筋越容易提前累坏。
假设人每次搬 50 斤(小力)和搬 100 斤(大力)交替进行,这两个重量的差值(50 斤)就是 “应力幅”。
要是差值很小,比如每次只在 80 斤和 90 斤之间切换,人不容易累;
但如果差值很大,比如在 20 斤和 150 斤之间切换,用不了多久人就会累垮。
钢筋也一样,反复受力的 “差值”(应力幅)越大,越容易出现疲劳裂纹,最终断裂。
不看 “最大值”,看 “差值”:哪怕钢筋承受的最大拉力没超过设计值,但只要反复受力的差值大,照样会疲劳。
比如桥梁钢筋,每天承受车辆碾压的反复应力,差值累积就容易出问题。
时间越久,风险越高。
疲劳破坏是 “慢慢积累” 的,不是突然断裂。
可能前几年没事,但随着受力次数增加(比如车辆通行次数),应力幅的影响会逐渐显现,最终导致钢筋失效。
钢筋的疲劳应力幅限值就是钢筋 “能扛住的反复受力差值上限”,超过这个值,钢筋用久了就容易累断,低于这个值就能安全长期使用。
比如规定一个人每天最多额外加班 2 小时(这就是 “限值”),只要每天加班不超过 2 小时,长期下来身体能扛住;
钢筋的疲劳应力幅限值也是如此,只要它在反复受力中,“拉力和压力” 或 “大拉力和小拉力” 的差值(应力幅)不超过这个限值,就能在设计年限内(比如 50 年、100 年)安全工作;
一旦差值超过限值,哪怕每次受力都没到钢筋的 “极限抗拉强度”,反复次数多了(比如桥梁每天承受成百上千次车辆碾压),也会慢慢出现裂纹,最终断裂。
限值不是 “固定值”,跟 “受力次数” 挂钩:受力次数要求越多,限值越低。下图SN到Sf越来越低。

竖轴为疲劳应力幅(最大应力-最小应力),横轴代表次数,只要低于疲劳极限,就可以承受无限次的疲劳荷载

扛 100 万次车辆碾压的桥梁钢筋,对应的疲劳应力幅限值比扛 10 万次的厂房吊车梁钢筋,对应的疲劳应力幅限值更小。
也就是疲劳应力幅度越大(差值),使用次数越短。
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抗扭计算中,纵筋和箍筋的数量要达到平衡,同时要满足最小配筋率要求