原文传递
空心板梁桥铰缝连接界面复合受力分析及其应用研究
| 论文题名： | 空心板梁桥铰缝连接界面复合受力分析及其应用研究 |
| 关键词： | 装配式梁板桥;铰缝连接界面;受力分析;损伤指标 |
| 摘要： | 装配式板梁桥因结构简单、装配方便、施工快速和适应能力强等优点，在中小跨径桥梁中的应用十分广泛。然而，在长时间的交通荷载及环境作用下该类结构容易出现铰缝损伤病害，严重影响桥梁的安全性及耐久性。铰缝作为装配式梁板桥结构中的关键传力部位，一旦受损将会降低桥梁的横向整体性，甚至导致桥梁结构产生“单板受力”现象，严重威胁桥梁的使用安全。根据对京沪高速江苏段的232座装配式板梁桥病害统计调查发现，有162座桥梁的铰缝存在病害，占比高达69.8％。因此，铰缝的连接界面破坏分析及损伤评估已经成为桥梁工程中亟待解决的问题。 本文将铰缝（铰缝混凝土、铰缝混凝土与两侧梁板的连接界面）整体等效为界面连接问题，并基于断裂力学及损伤力学理论，研究了铰缝连接界面行为的本构关系。采用库伦-摩尔定律对压-剪复合受力模式下界面非线性耦合效应进行了分析;采用椭圆线型、幂函数线型和折线型耦合模式讨论了复合受力条件下界面粘结力的相互削弱效应;利用PL准则推导拉-剪复合受力模式下界面损伤发展方程，最终建立了铰缝连接界面的压/拉-剪复合受力模式下的损伤本构关系模型。在ABAQUS有限元软件中利用内聚力模型的自定义界面本构子程序，建立了复合受力模式下铰缝连接界面损伤本构模型。对复合受力模式下界面本构方程进行偏导数求解，得到了界面的雅克比矩阵;利用FORTRAN语言对子程序自定义编程，实现了复合受力模式下铰缝连接界面损伤本构模型的程序化，并通过有限元模型计算验证自定义界面本构子程序的可行性与正确性。 对梁板和梁板-铰缝结构进行试验，分析结构在不同受力情况下的破坏过程。通过试验得到了梁板的开裂荷载和破坏荷载分别是60 kN和198 kN,梁板-铰缝结构的开裂荷载和破坏荷载分别是130 kN和345 kN;随着试验荷载增加，梁板裂缝从跨中底板处向支座两端和腹板发展，试验过程中铰缝渗水位置从跨中向两端延伸直至全线贯通。在复合受力模式下铰缝连接界面本构模型的基础上，建立了梁板-铰缝结构的等效模型;通过与试验结果进行对比，验证了梁板-铰缝等效模型的适用性。根据铰缝竖向相对剪切位移和横向张开位移，探讨了铰缝损伤劣化规律，在此基础上初步提出了基于铰缝相对变形的多等级损伤评价指标。 通过对等效模型中铰缝连接界面的劣化规律进行研究，提出了基于界面相对位移的铰缝损伤评价方法，该评价方法具有参数少和评价快的优点。通过与实际桥梁检测结果对比，初步验证了该铰缝损伤评价方法的可操作性。 |
| 作者： | 姜井高 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 唐站站;陈斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
