【摘要】：鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土 T梁在橋梁工程中獲廣泛應(yīng)用,然而隨著重交通的不斷增加,以及鋼筋混凝土 T梁橋使用年限的增加,混凝土和鋼筋性能逐漸發(fā)生退化,同時重載引起行車道板及橫隔梁的疲勞損傷逐漸積累,致使混凝土 T梁橋行車道板、橫隔梁未達(dá)到設(shè)計使用年限就出現(xiàn)破壞,危及在役橋梁正常運營及結(jié)構(gòu)安全。然而,在現(xiàn)行設(shè)計理論中,T梁橋行車道板和橫隔板設(shè)計僅按靜荷載來進(jìn)行設(shè)計,并未考慮重交通引起的疲勞問題。研究鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土 T梁橋行車道板及橫隔梁的疲勞性能,可為今后行車道板及橫隔梁疲勞設(shè)計奠定基礎(chǔ)。本文系統(tǒng)地評價了國內(nèi)外學(xué)者對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)疲勞問題的研究成果,開展了行車道板模型疲勞試驗。構(gòu)建了混凝土塑性損傷本構(gòu)關(guān)系及損傷鋼筋本構(gòu)關(guān)系,并考慮了混凝土損傷因子�；诨炷了苄該p傷本構(gòu)關(guān)系及損傷鋼筋本構(gòu)關(guān)系建立了鋼筋混凝土 T梁橋行車道板疲勞分析模型,對鋼筋混凝土行車道板的疲勞性能進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。主要研究了鋼筋混凝土 T梁橋行車道板的疲勞破壞機理及形態(tài);研究了行車道板長短邊比、疲勞荷載水平、行車道板厚度、配筋率、混凝土強度等級等參數(shù)對鋼筋混凝土T梁橋行車道板疲勞性能的影響規(guī)律;研究了鋼筋混凝土 T梁橋橫隔梁的疲勞性能。本文取得以下創(chuàng)新性研究成果:(1)揭示了鋼筋混凝土 T梁橋行車道板在靜力荷載作用下的受力機理及破壞形態(tài)。在靜力荷載作用下,鋼筋混凝土 T梁橋行車道板的受力過程分為裂縫開裂前的彈性階段、裂縫發(fā)展階段及破壞階段,行車道板的破壞形態(tài)為沖剪破壞。(2)得出了疲勞荷載作用下,鋼筋混凝土 T梁橋行車道板疲勞破壞的機理及破壞形態(tài)。鋼筋混凝土 T梁橋行車道板疲勞過程分為三個階段,在疲勞初期,鋼筋應(yīng)變、混凝土應(yīng)變、撓度與疲勞次數(shù)接近線性關(guān)系,尚未出現(xiàn)肉眼可見的宏觀裂縫;在穩(wěn)定發(fā)展期,行車道板內(nèi)部材料損傷積累逐漸加大,鋼筋強度、混凝土強度及混凝土彈性模量損失逐漸增加,混凝土產(chǎn)生宏觀裂縫,但發(fā)展緩慢;在發(fā)展期加速期,行車道板鋼筋強度、混凝土強度及混凝土彈性模量損失速率快速增長,損傷加速,混凝土裂縫寬度已接近0.4mm;在破壞階段,鋼筋強度、混凝土強度及混凝土彈性模量損失急劇增加,最后鋼筋屈服,橋面混凝土出現(xiàn)沖剪破壞。(3)在長短邊比大于1.88、疲勞荷載水平大于0.386時,隨疲勞荷載循環(huán)次數(shù)的增加,與損傷前比撓度增加明顯。在疲勞荷載水平為0.629時,150萬次、200萬次時長短邊比6.50的撓度較長短邊比1.66的行車道板的撓度分別增加65.4%、182.0%�？梢�,從抗疲勞的角度看,在設(shè)計上取用長短邊比小于2.0的雙向板是合理的,不建議采用單向板。(4)揭示了行車道板混凝土強度等級及配筋率對疲勞性能的影響規(guī)律。隨著配筋率的增大,行車道板的剩余承載能力逐漸增大,在200萬次時,與配筋率0.63%的比,配筋率0.70%、0.77%的行車道板的剩余承載能力依次增大20.36%、22.64%。同時也看出配筋率由0.63%增加至0.70%,剩余承載能力增大20.36%,而配筋率由0.70%增大至0.77%,剩余使用壽命僅增加了 2.28%,可見配筋大于0.70%后,靠增加配筋率來提高行車道板的疲勞能力是不經(jīng)濟的,而且提高的幅度不大;隨著混凝土強度等級的提高,行車道板的剩余承載能力逐漸增大。在200萬次時,與C30混凝土相比,C40、C50混凝土行車道板的剩余承載能力依次增大30.56%、33.67%,抗疲勞性能不斷提高。論文對鋼筋混凝土 T梁橋行車道板及橫隔梁的疲勞性能的研究成果,可供今后行車道板及橫隔梁疲勞設(shè)計參考。
【圖文】：

橋梁的疲勞破壞以及倒塌事故隨著交通運輸業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)生。如２００４年６月１０逡逑日，遼寧田臺莊大橋在車輛長期超負(fù)荷的運營下，由于車輛沖擊力導(dǎo)致橋梁局部構(gòu)件脆逡逑性斷裂而造成橋而扳的破壞，坍塌現(xiàn)場見圖１－２；邋２００６年１１月末，安康市冷水大橋突逡逑然部分坍塌，據(jù)調(diào)查分析得到的結(jié)論，主要是由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低并且橫向聯(lián)系較弱，在長逡逑期超載車輛的作用下，產(chǎn)生疲勞脆性斷裂，具體坍塌狀況見圖１－３；邋２０１１年的７月中逡逑旬，錢江三橋［２］的引橋同樣在車輛超載作用下，，在橋梁結(jié)構(gòu)的薄弱部位，行車道板間濕逡逑接縫等處發(fā)生疲勞產(chǎn)生裂縫又未及時維修加固而導(dǎo)致本次的交通事故，如圖】－４所示；逡逑２０１１年７月１９日，北京寶山寺白河橋突然由于貨車過載情況，突然出現(xiàn)Ｗ形波浪狀的逡逑坍塌現(xiàn)象，詳細(xì)情況見圖１－５，經(jīng)業(yè)內(nèi)橋梁專家推斷主要是由于疲勞損傷累積下超載而逡逑產(chǎn)生的［３］。由此可見，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中也不斷凸顯常出現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的疲勞問題。逡逑現(xiàn)有的橋梁設(shè)計規(guī)范以及疲勞損傷理論的研究中

座，其中，三類四類的病害橋梁中有４２４４座是由于橋梁營運期間車輛荷載的疲勞損傷逡逑作用而產(chǎn)生的，這己經(jīng)占比總橋梁數(shù)量的２２．７％。另外不容忽視的一點是，很多橋梁在逡逑設(shè)計、施工階段橋梁的質(zhì)量有瑕疵，以及運營、養(yǎng)護和管理階段操作不符合相關(guān)要求，逡逑這都會使我國橋梁的使用壽命受到很大影響、大打折扣，這種現(xiàn)象需要引起重視。逡逑鋼筋混凝土橋梁的建設(shè)在國外發(fā)展較早，發(fā)生疲勞破壞事故也多于國內(nèi)，一些比較逡逑典型的疲勞事故詳見表１－１。例如，丨９６１年建設(shè)的美國Ｔｈｒｏｇｓ邋Ｎｅｃｋ橋ｍ，營運十幾年逡逑后，由于車輛的疲勞荷載作用使該橋的混凝土行車道板產(chǎn)生了裂縫。２０００年５月２０逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U441

【參考文獻(xiàn)】

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6 陳U

本文編號：2591941