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海洋环境下钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究
| 论文题名： | 海洋环境下钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土梁;锈蚀疲劳耦合作用;性能退化;疲劳寿命;数值模拟 |
| 摘要： | 随着桥梁服役年限的增长，钢筋混凝土桥梁结构日趋老龄化，长期服役的桥梁受环境的不利影响越发明显，尤其是近年来，交通流量飞速增长，使得沿海地区混凝土桥梁中的钢筋在锈蚀程度逐步加深的同时，疲劳应力幅、疲劳作用次数也同步增大，大量的桥梁结构迫切需要进行锈蚀与疲劳共同作用下的结构性能退化分析。 本文以实际桥梁在公路Ⅰ级车辆荷载下的应力状态为计算基础，有针对性地开展了不同应力幅条件下的钢筋混凝土梁疲劳性能试验，分析试验现象、归纳试验结果、建立了疲劳梁和锈蚀疲劳耦合梁的刚度退化模型，并与有限元数值模拟结果进行比较，以期将数值模型推广到实际桥梁。主要开展了如下工作： （1）钢筋混凝土梁疲劳性能试验设计。制定了疲劳相关试验方案，其试验工况主要包括疲劳试验、锈蚀疲劳耦合试验、锈蚀后疲劳试验，并针对试验梁锈蚀与疲劳荷载耦合工况创新了试验方法与装置。 （2）钢筋混凝土梁疲劳性能试验。包括材料性能试验、静载试验以及疲劳性能试验。在公路Ⅰ级车辆荷载疲劳计算基础上，展开7种不同应力幅下钢筋混凝土的疲劳性能试验，并针对试验梁裂缝、刚度、钢筋应变及疲劳寿命的变化规律进行了对比分析。 （3）锈蚀和疲劳共同作用下钢筋混凝土梁性能退化试验。考虑沿海地区钢筋混凝土桥梁结构因锈蚀-疲劳共同作用而导致的性能退化问题，进行了同应力幅下的锈蚀疲劳耦合试验和锈蚀后疲劳试验，对比分析了应力水平和海洋环境对试验梁裂缝、挠度、钢筋应变、疲劳寿命及破坏形态的影响规律，并以试验梁的刚度退化规律为基础，建立了疲劳梁和锈蚀疲劳耦合梁的刚度退化模型。 （4）引入疲劳和锈蚀对混凝土、钢筋本构关系等参数的影响，通过ABAQUS软件实现锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能有限元模拟，进一步揭示了锈蚀和疲劳对钢筋混凝土梁承载力的影响规律。 试验结果表明：同应力幅下，锈蚀疲劳耦合试验梁的破坏面积、裂缝发展、刚度退化在3种试验工况种最为严重；疲劳破坏时，锈蚀疲劳耦合梁钢筋横截断面呈凹凸不平的斜截面撕裂形状，完全区别于疲劳梁光滑的钢筋横截面特征，且钢筋锈蚀分布更趋向于自然“点状”锈蚀；当锈蚀和疲劳耦合作用时，锈蚀和疲劳两种因素会相互促进钢筋疲劳裂纹的扩展，进而降低疲劳寿命。 |
| 作者： | 许乐欣 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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