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重载公路预应力混凝土箱梁疲劳性能研究
| 论文题名： | 重载公路预应力混凝土箱梁疲劳性能研究 |
| 关键词： | 公路预应力混凝土箱梁桥;疲劳性能;极限承载力;有限元模型 |
| 摘要： | 预应力混凝土梁桥是高速公路常见的桥型，随着我国经济和交通运输车辆的快速发展，公路桥梁上的车辆荷载类型也发生着巨大的变化，重载运输趋势明显。尤其内蒙古作为我国的煤炭资源大省，运煤车辆的载重普遍较大甚至有相当一部分车辆属于超载运行，当大量的重载车辆驶过桥梁时，对桥梁可能造成局部损伤;这些损伤的累积会使桥梁损伤逐渐加重、承载能力逐渐降低，缩短桥梁的使用寿命，甚至导致桥梁在某次重型车辆通过时发生垮塌，给国家和人民带来巨大的经济损失和生命安全。本文选取高速公路G6内蒙古路段中常见桥型跨径为20m的预应力混凝土箱梁桥作为研究对象，研究其在重载交通作用下承载能力的变化，主要做了以下工作: (1)根据相似理论设计了缩尺比例为1∶3的预应力混凝土模型梁，在实验室进行了模型梁的极限承载力静载试验。同时利用大型通用有限元软件ABAQUS建立模型梁的有限元模型，通过数值模拟计算出模型梁的极限承载力。与试验结果进行对比分析，来校正有限元模型的正确性。 (2)基于内蒙古路段车辆荷载调查的基础上，结合《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)中三种疲劳计算荷载模型以及超载20％、50％和70％的超载模型;利用影响线找到梁体的最不利荷载位置，用ABAQUS计算出以上各种疲劳荷载模型作用下梁体的应力幅。 (3)基于普通钢筋和预应力筋应力-寿命曲线方程，计算模型梁在各应力幅下的疲劳寿命。结算结果表明应力幅越大，模型梁的疲劳寿命越短。按规范设计的桥梁能够满足设计使用寿命，但重载交通严重降低桥梁的使用寿命。 (4)预应力混凝土梁在疲劳变形过程中呈现出明显的三阶段规律，总结各个阶段梁体各组成材料的疲劳本构关系的变化，利用有限元软件ABAQUS对预应力混凝土模型梁进行疲劳全过程数值模拟;计算模型梁在各应力幅下经过10年、30年、50年、70年、90年及100年疲劳荷载循环后的剩余承载力变化。结果表明应力幅越大，模型梁的剩余承载力下降的越快，而且下降幅度也更大。 |
| 作者： | 徐杰梁 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 倪永军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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