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原文传递预应力混凝土梁桥疲劳损伤研究

论文题名：	预应力混凝土梁桥疲劳损伤研究
关键词：	混凝土桥梁;疲劳荷载模型;多车效应;桥面板;寿命预测
摘要：	预应力混凝土桥梁的疲劳损伤，表现为在反复荷载下的混凝土、钢筋和预应力筋等材料的损伤逐步累积，使桥梁的性能不断劣化，最终导致结构功能退化或失效。我国混凝土桥梁数量众多，混凝土桥梁的疲劳损伤问题，迄今尚未得到桥梁工程界的广泛重视。本文结合南京长江第二大桥实际的车流量统计，研究了公路桥梁疲劳荷载谱、箱梁顶板开裂和大跨度桥梁长期下挠等问题。　　(1)基于南京长江二桥车流量统计的疲劳荷载模型　　以南京长江第二大桥实际车流量统计样本为基础，统计了车辆分布的规律。从统计结果来看，二轴车、三轴车和四轴车占据交通车辆的大部分。此外，超载现象比较严重。　　基于制定公路桥梁疲劳荷载谱的常见方法，本文研究并得到适用于南京长江第二大桥的疲劳荷载谱，并进一步给出了简化的标准疲劳车。对比国外规范中的疲劳荷载模型，可以发现由于该疲劳荷载模型的轴重比国外规范相应的轴重大很多。此外，针对纵向多车效应对简支桥梁疲劳损伤程度的影响做了初步研究，结果表明当桥梁跨度较大而车辆间距较小时，纵向多车效应会对桥梁损伤造成严重影响，纵向多车效应不可忽略。　　(2)箱梁项板开裂和寿命预测　　基于ANSYS有限元模型，从静力角度分析箱梁顶板在梯度温度和汽车荷载共同作用下的力学行为。结果表明，在两者的共同作用下，箱梁顶板下翼缘会出现较小的拉应力，但是不足以导致箱梁顶板的开裂。在Eurocode和南京长江二桥的标准疲劳车基础上，考虑梯度温度的影响，对箱梁顶板进行疲劳分析。结果显示，混凝土的受拉疲劳是导致箱梁顶板混凝土开裂的重要原因。　　针对可能影响箱梁顶板开裂的因素，如箱梁顶板厚度、横向预应力大小、混凝土抗拉强度和车辆超载等，做了具体的参数分析。结果表明在不增加横向预应力的情况下，增加箱梁顶板厚度反而可能会降低疲劳开裂的年限，箱梁顶板开裂对横向预应力火小和混凝土抗拉强度较为敏感。此外，相比国外的交通状况，我国的超载现象是引起箱梁顶板开裂的主要原因。　　(3)大跨度预应力混凝土桥梁长期下挠　　以南京长江二桥北汊连续梁桥为工程背景，以本文得到的南京长江二桥的标准疲劳车为基础，并考虑梯度温度的影响，研究了两者共同作用下桥梁弹性模量衰减规律和跨中挠度的发展趋势。结果表明，若不考虑纵向和横向多车效应，则混凝土弹性模量衰减较少，对跨中挠度的影响有限。　　考虑纵向多车效应和纵向+横向多车效应对桥梁弹性模量和跨中挠度的影响。结果表明纵向多车效应对桥梁弹性模量衰减影响有限，而横向多车效应影响则较为明显。当综合考虑纵向+横向多车效应时，桥梁正常服役二十年后跨中挠度增长可能会达到7.3％。
作者：	仝腾
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	刘钊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文