基于裂縫分布特征的橋梁損傷評價與計算方法研究.pdf

1、鋼筋混凝土是目前橋梁中應(yīng)用最為廣泛的材料，但隨著運營時間的不斷推移，在多種因素的影響下，既有鋼筋混凝土橋梁經(jīng)常會出現(xiàn)各種損傷，其中裂縫是最主要的表現(xiàn)形式之一。為確保結(jié)構(gòu)的安全性，對裂縫這一主要病害特征開展研究，繼而對結(jié)構(gòu)的損傷狀況和承載能力作出評價具有極為重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
　　本文首先歸納了鋼筋混凝土裂縫的分類及成因，介紹了X-FEM裂縫損傷擴展有限元理論及在ABAQUS軟件中的應(yīng)用。而后以簡支梁和連續(xù)梁為研究對象，在前

2、人二維模型的基礎(chǔ)上，建立了更為真實的三維實體損傷模型，據(jù)此分別研究了受彎豎向裂縫、受剪斜裂縫、裂縫數(shù)量以及混凝土配筋量、鋼筋形狀、是否帶初始微裂縫等多種工況下結(jié)構(gòu)的損傷狀況和承載能力，獲得主要結(jié)論如下：
　　（1）有無初始微裂縫的簡支梁，在相同荷載作用下后期產(chǎn)生的裂縫在高度和寬度上較為相近，鋼筋應(yīng)力也無太大差異，說明有無初始微裂縫對結(jié)構(gòu)損傷影響較小。同時發(fā)現(xiàn)，在三維模型中局部裂縫開裂位置處的鋼筋要比兩邊的鋼筋損傷要大，這一點在二維

3、模型中無法體現(xiàn)。
　?。?）相同簡支梁在單條初始裂縫的情況下，以裂縫高度為指標的無筋梁、少筋梁、適筋梁和超筋梁的損傷呈明顯遞減的趨勢，且不配置鋼筋與配筋量較少時，混凝土的損傷狀況均較為嚴重，而超筋梁存在發(fā)生突然破壞的潛在風險。多條裂縫的計算結(jié)果與單條裂縫一致。
　?。?）在斜裂縫處，鋼筋彎起后與彎起前相比，其應(yīng)力值削減近一倍，同時裂縫長度亦明顯縮減，說明在支座附近處將鋼筋彎起是一種降低結(jié)構(gòu)損傷、抑制斜裂縫擴展的有效方法。