箱梁橋豎向預(yù)應(yīng)力筋疲勞與銹蝕斷裂性能研究.pdf

1、箱梁橋腹板的開裂問題是箱梁橋最為常見及嚴(yán)重的問題之一,引起箱梁橋腹板開裂的原因眾多,豎向預(yù)應(yīng)力的有效預(yù)應(yīng)力不足是其主要原因之一。目前,國內(nèi)外對箱梁橋豎向預(yù)應(yīng)力筋的研究主要著重于豎向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失,關(guān)于豎向預(yù)應(yīng)力筋因施工質(zhì)量等原因?qū)е驴赡馨l(fā)生的疲勞損傷和銹蝕斷裂的研究卻較少。本文首先通過現(xiàn)場試驗研究箱梁橋豎向預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力及其對箱梁腹板受力的影響,然后研究豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的疲勞性能和銹蝕斷裂性能,主要內(nèi)容包括:
　　

2、(1)進(jìn)行了豎向預(yù)應(yīng)力筋有效應(yīng)力的現(xiàn)場測試和箱梁橋腹板應(yīng)變測試。結(jié)合測試結(jié)果進(jìn)行理論研究,得出了箱梁橋豎向預(yù)應(yīng)力筋的有效應(yīng)力,并分析了豎向預(yù)應(yīng)力有效應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力筋灌漿狀態(tài)對箱梁腹板主拉應(yīng)力的影響。
　　 (2)根據(jù)混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕的影響因素,選取了一般大氣環(huán)境條件下的豎向預(yù)應(yīng)力筋初始銹蝕時間預(yù)測模型和鋼絞線銹蝕率預(yù)測模型。同時,結(jié)合實際工程計算澧水特大橋豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的銹蝕率與銹蝕年限關(guān)系,為豎向預(yù)應(yīng)力筋的疲勞性能分析和銹

3、蝕斷裂性能分析提供依據(jù)。
　　 (3)基于疲勞損傷的基本理論,結(jié)合實際工程,首先通過有限元實體模型計算了澧水特大橋豎向預(yù)應(yīng)力筋完全灌漿和未灌漿情況下在BS5400、Eurocode、Laman(1996)和我國550kN等疲勞車輛荷載模型下的疲勞應(yīng)力譜值。根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的S-N曲線,采用Miner線性損傷累計準(zhǔn)則,計算不同規(guī)范疲勞車輛荷載作用下豎向預(yù)應(yīng)力筋的最大等效應(yīng)力幅幅值為5.24MPa,遠(yuǎn)小于預(yù)應(yīng)力鋼絞線的疲勞破壞應(yīng)力幅

4、值142MPa(開裂截面下為105MPa)。由此得出豎向預(yù)應(yīng)力筋不會發(fā)生疲勞破壞的結(jié)論。
　　 (4)根據(jù)豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線灌漿不飽滿情況下的銹蝕率,對預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕表面裂紋采用了兩種假定:整體環(huán)狀裂紋和鋼絲局部坑狀裂紋。計算了兩種不同銹蝕表面裂紋在不同銹蝕年限下的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子,進(jìn)行基于斷裂力學(xué)理論下豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的脆性斷裂判定。得出了豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線在整體環(huán)狀裂紋假設(shè)下不會發(fā)生銹蝕裂紋的脆性斷裂,而在鋼絲局部坑狀裂紋