超載下既有橋梁加固后疲勞性能試驗(yàn)研究.pdf

1、既有橋梁由于環(huán)境侵蝕和超載運(yùn)營,在服役期內(nèi)往往帶損傷工作,多采用維修加固措施提高其服役性能。結(jié)構(gòu)加固后仍需要承受重載車輛循環(huán)作用,研究存在初始損傷構(gòu)件在CFRP加固后的疲勞性能是評估服役橋梁使用性能的重要方面。本文作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50808158)-“車輛超載作用下既有砼梁橋疲勞可靠度分析及剩余壽命預(yù)測”的一部分,開展了無損傷無加固構(gòu)件、無損傷加固構(gòu)件、銹蝕損傷加固構(gòu)件、超載損傷加固構(gòu)件四組試驗(yàn)梁的靜載和疲勞性能試驗(yàn)研究?；?/p>

2、試驗(yàn)結(jié)果,探討了鋼筋應(yīng)變、碳纖維應(yīng)變、混凝土應(yīng)變、裂縫寬度、跨中撓度等結(jié)構(gòu)參數(shù)隨疲勞次數(shù)的發(fā)展規(guī)律?；谠囼?yàn)研究結(jié)果,給出了四組加固橋梁構(gòu)件的疲勞壽命預(yù)測模型。本文的研究成果如下:
　　 (1)整理分析了現(xiàn)階段我國主要交通干線的荷載調(diào)查資料,總結(jié)了我國車輛荷載的發(fā)展概況,基于車輛荷載調(diào)查資料,分析了我國重載車輛在國道網(wǎng)中的分布特點(diǎn),探討了車輛荷載的時(shí)變發(fā)展規(guī)律。基于灰色理論和線性回歸方法,建立了與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)的河北省國道

3、網(wǎng)交通量預(yù)測模型。
　　 (2)基于府店路荷載調(diào)查資料,建立了用于疲勞損傷分析的疲勞設(shè)計(jì)車輛模型,并以一座跨徑為20m的簡支T梁橋?yàn)楣こ瘫尘伴_展了一般運(yùn)行狀態(tài)和密集運(yùn)行狀態(tài)下的車輛荷載效應(yīng)分析。模擬計(jì)算結(jié)果表明,在車輛數(shù)量和車輛種類相同的情況下,一般運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的疲勞損傷比密集運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的疲勞損傷更大。
　　 (3)開展了無損傷無加固構(gòu)件、無損傷加固構(gòu)件、銹蝕損傷加固構(gòu)件、超載損傷構(gòu)件四組試驗(yàn)梁的靜載和疲勞試驗(yàn)研究,分

4、析了不同應(yīng)力幅對試驗(yàn)梁疲勞性能的影響。基于不同疲勞次數(shù)下應(yīng)變、撓度、裂縫采集數(shù)據(jù),建立了不同疲勞循環(huán)下的疲勞壽命預(yù)測模型。研究表明,構(gòu)件疲勞破壞判定應(yīng)以鋼筋應(yīng)變和跨中撓度為主,由于鋼筋應(yīng)變受裂縫影響隨機(jī)性較大,能代表構(gòu)件整體變形能力的撓度可以作為控制指標(biāo)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測。
　　 (4)針對鋼筋應(yīng)變片埋置在混凝土構(gòu)件中容易失效的問題,采用分布式光纖傳感技術(shù)(BOTDA)監(jiān)測靜載下和疲勞一定次數(shù)后的構(gòu)件內(nèi)部鋼筋應(yīng)變。試驗(yàn)結(jié)果表明,銹

5、蝕損傷梁和超載損傷梁加固后鋼筋應(yīng)變和混凝土應(yīng)變均有下降,碳纖維布加固使試驗(yàn)梁的變形能力增強(qiáng),由于在疲勞加載過程中光纖采集設(shè)備采樣頻率不足,分布式光纖傳感技術(shù)(BOTDA)在采集時(shí)不能很好地采集動(dòng)態(tài)應(yīng)變,因此需要借助專門的動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)采集動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)撓度。
　　 (5)借助DH5937動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)采集了各組疲勞試驗(yàn)梁疲勞加載過程中的動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)撓度變化規(guī)律?；谔祭w維動(dòng)態(tài)應(yīng)變發(fā)展規(guī)律和跨中撓度動(dòng)發(fā)展規(guī)律,建立了相應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測模型。