公路鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋疲勞試驗(yàn)與剩余壽命預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、鋼筋混凝土梁橋在公路工程中應(yīng)用非常普遍。隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)，在車輛荷載作用和環(huán)境侵襲下，鋼筋混凝土梁橋的承載力會(huì)逐步衰減，而交通對(duì)承載力的需求卻逐步上升，使得很多橋梁在還沒到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期時(shí)就會(huì)失效破壞。為了確保橋梁的運(yùn)營(yíng)安全，為橋梁加固、限載或拆除重建提供技術(shù)依據(jù)，對(duì)橋梁進(jìn)行剩余壽命評(píng)估非常重要。本文通過(guò)多年交通調(diào)查及實(shí)驗(yàn)竄疲勞試驗(yàn)，對(duì)鋼筋混凝土梁橋剩余壽命進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，具體內(nèi)容如下：
　　 (1)基于貴新公路交通、車重調(diào)

2、查資料，等效換算出各簡(jiǎn)化車型的等效軸重、軸距、車輛總重及各類車占車輛總數(shù)百分比，擬合出各種車型的總重概率密度函數(shù)，建立了公路鋼筋混凝土梁橋疲勞荷載車輛模型。運(yùn)用蒙特卡羅法對(duì)車輛荷載抽樣得到作用于梁橋跨中截面的彎矩幅歷程，采用雨流計(jì)數(shù)法得到應(yīng)力幅計(jì)數(shù)及不同彎矩幅的分布頻數(shù)，擬合出彎矩幅雙指數(shù)分布函數(shù)，得到疲勞分析及試驗(yàn)用彎矩幅。建立了交通量增長(zhǎng)灰色馬爾科夫隨機(jī)過(guò)程預(yù)測(cè)模型，用于預(yù)測(cè)未來(lái)年份交通量發(fā)展；擬合出所有車輛總重分布的雙指數(shù)概率密度

3、函數(shù)；建立了計(jì)算任意年份通過(guò)橋梁的某一車輛荷載總重范圍內(nèi)車輛數(shù)的車輛荷載隨機(jī)過(guò)程模型，采用該模型對(duì)貴新公路交通量及車重進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
　　 (2)對(duì)5根空心板梁和5根T梁進(jìn)行等幅疲勞試驗(yàn)，得到等幅疲勞的裂縫、撓度、應(yīng)變發(fā)展規(guī)律及疲勞壽命、破壞形態(tài)與特征、S-N曲線。完成了4根高-低應(yīng)力幅、低-高應(yīng)力幅疲勞試驗(yàn)。根據(jù)公路橋梁疲勞荷載譜編制了實(shí)驗(yàn)室疲勞試驗(yàn)用的隨機(jī)疲勞加載彎矩幅，完成2根梁的隨機(jī)加載疲勞試驗(yàn)。分析了應(yīng)力幅值、加載上限、

4、截面型式、加載方式等對(duì)疲勞試驗(yàn)的影響?；贛iner準(zhǔn)則和Corten-Dolan準(zhǔn)則，推導(dǎo)出多級(jí)變幅荷載或隨機(jī)荷載的等效等幅疲勞應(yīng)力幅值計(jì)算公式及用于疲勞驗(yàn)算或疲勞壽命評(píng)估的方法，采用該公式預(yù)測(cè)了茅草沖大橋引橋的疲勞壽命。
　　 (3)基于剛度和承載力的退化是疲勞損傷的外在表現(xiàn)且存在唯一對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)的假設(shè)，建立了橋梁承載力退化-剛度退化關(guān)聯(lián)模型。以橋梁受荷時(shí)的撓度曲線方程反算剛度，揭示了鋼筋混凝土梁在疲勞試驗(yàn)進(jìn)程中剛度退化的三階段

5、線性規(guī)律，并建立了鋼筋混凝土梁的剛度退化計(jì)算公式。利用該關(guān)聯(lián)模型預(yù)測(cè)了某預(yù)制鋼筋混凝土T梁橋的承載力。
　　 (4)基于熱力學(xué)基本原理證實(shí)了可采用應(yīng)變能來(lái)衡量梁在疲勞損傷過(guò)程中的能量耗散情況，將耗散能密度定義為每一循環(huán)中消耗的不可逆塑性功。測(cè)試了5根T梁的耗散能密度，發(fā)現(xiàn)疲勞試驗(yàn)中耗散能密度具有很明顯的三階段規(guī)律。對(duì)各試驗(yàn)梁的耗散能密度發(fā)展進(jìn)行分段直線擬合，建立了耗散能密度和荷載幅與線剛度比之間的非線性方程及疲勞壽命與疲勞穩(wěn)定階