【摘要】：混凝土橋梁占我國橋梁總數(shù)的90%以上,普遍處于長期超載運(yùn)營狀態(tài),存在發(fā)生疲勞破壞的安全隱患,是現(xiàn)階段國內(nèi)橋梁管養(yǎng)工作的重點(diǎn)。本文以混凝土材料為突破口,基于ICT技術(shù)展開對混凝土疲勞損傷的深入研究,從本質(zhì)上探究混凝土疲勞機(jī)理。本文將混凝土疲勞試驗(yàn)、斷裂理論、混凝土本構(gòu)理論、數(shù)值計算理論相結(jié)合,分析混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)與宏觀疲勞性能之間的關(guān)聯(lián),所做研究工作及取得成果如下:首先,將ICT技術(shù)引入混凝土疲勞試驗(yàn),觀測內(nèi)部疲勞裂紋的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài),獲取各項混凝土疲勞過程的宏觀參數(shù),處理數(shù)據(jù)后取得與前人研究較好吻合的成果,同時對各宏觀試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入分析,總結(jié)針對本試驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律,并形成S-N曲線方程。其次,根據(jù)ICT技術(shù)獲取混凝土疲勞過程圖像,分析疲勞裂紋的擴(kuò)展?fàn)顟B(tài),提取疲勞過程新增的孔隙率作為反應(yīng)疲勞裂紋總體分布的微觀參數(shù)。結(jié)合斷裂理論分析混凝土疲勞破壞機(jī)理,認(rèn)為骨料與水泥砂漿界面是受力最不利的區(qū)域之一,更是最初微裂紋的萌發(fā)地,將會萌發(fā)、擴(kuò)展成為疲勞主裂紋。再次,針對混凝土疲勞損傷本構(gòu)模型中既有的損傷變量D進(jìn)行了實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證和分析后,利用與ICT技術(shù)相關(guān)的圖像分析統(tǒng)計功能,基于對混凝土疲勞裂紋總體分布定量化描述方法,定義了能較好反映混凝土疲勞總體裂紋分布狀況的損傷變量D。該定義能從裂紋總體分布上較好地顯示混凝土受壓疲勞過程中由疲勞造成損傷的發(fā)展演化規(guī)律。最后,對混凝土疲勞問題數(shù)值模擬方法進(jìn)行了深入研究,通過ABAQUS中的CDP模型模擬試驗(yàn)工況,印證疲勞損傷效應(yīng)累積趨勢。結(jié)合ICT技術(shù)及相關(guān)軟件,提出考慮初始缺陷的混凝土3D模型建模方法。結(jié)合ICT技術(shù)及圖像處理技術(shù),提出一套2D混凝土細(xì)觀模型建模方法,按照實(shí)際情況加載后,獲得模擬結(jié)果并與常規(guī)均質(zhì)模型、實(shí)際試驗(yàn)情況對比,認(rèn)為其基本符合實(shí)際情況,且模擬效果優(yōu)于常規(guī)的均質(zhì)混凝土模型。綜上所述,本文基于ICT技術(shù)對混凝土疲勞損傷問題展開以上試驗(yàn)研究、理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬,其成果將在基礎(chǔ)理論層面上,對國內(nèi)日趨嚴(yán)峻混凝土橋梁管養(yǎng)工作起到推動作用,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價值。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441.4;U444
【圖文】：

1.1 研究背景及意義改革開放以來，為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度非常大，因此，我國橋梁事業(yè)的發(fā)展也逐漸進(jìn)入了黃金時期，修建了數(shù)量眾多各類橋梁。根據(jù)交通運(yùn)輸部的數(shù)據(jù)，到 2016 年中國已建成近 80 萬座公路橋梁，數(shù)量居世界第一位。且修建的一大批橋梁具有世界級的影響力，21 世紀(jì)以來，我國不斷地刷新世界橋梁建設(shè)的紀(jì)錄，在世界上跨徑最大的十大拱橋、梁橋、斜拉橋、懸索橋中，中國均占據(jù)了一半以上，并且許多橋梁在同類橋型中位列世界第一。同時，我國公路路網(wǎng)中進(jìn)入維修期的在役橋梁日益增多，病害橋梁數(shù)量超過 10 萬座。統(tǒng)計顯示，自 2007 以來，發(fā)生垮塌橋的梁中，近六成為 1994年之后所建，橋齡還不到 20 年。在役橋梁的安全隱患不容忽視。中國已迅速步入橋梁重大管理養(yǎng)護(hù)時期[1]。

1.1 研究背景及意義改革開放以來，為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資力度非常大，因此，我國橋梁事業(yè)的發(fā)展也逐漸進(jìn)入了黃金時期，修建了數(shù)量眾多各類橋梁。根據(jù)交通運(yùn)輸部的數(shù)據(jù)，到 2016 年中國已建成近 80 萬座公路橋梁，數(shù)量居世界第一位。且修建的一大批橋梁具有世界級的影響力，21 世紀(jì)以來，我國不斷地刷新世界橋梁建設(shè)的紀(jì)錄，在世界上跨徑最大的十大拱橋、梁橋、斜拉橋、懸索橋中，中國均占據(jù)了一半以上，并且許多橋梁在同類橋型中位列世界第一。同時，我國公路路網(wǎng)中進(jìn)入維修期的在役橋梁日益增多，病害橋梁數(shù)量超過 10 萬座。統(tǒng)計顯示，自 2007 以來，發(fā)生垮塌橋的梁中，近六成為 1994年之后所建，橋齡還不到 20 年。在役橋梁的安全隱患不容忽視。中國已迅速步入橋梁重大管理養(yǎng)護(hù)時期[1]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 史英豪;杜紅秀;楊軍;吳佳;閻蕊珍;;橋梁高性能混凝土CT切片微觀結(jié)構(gòu)分析[J];混凝土;2015年10期

2 徐世p

本文編號：2737680