公路鋼筋混凝土橋梁面板疲勞數(shù)值分析方法研究.pdf

1、隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度的加快,橋梁作為交通運(yùn)輸中的重要一環(huán),在高速鐵路、公路和城市輕軌方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但隨著現(xiàn)今交通量的迅速增長(zhǎng).荷載水平大幅度提高,橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞問(wèn)題也越來(lái)越突出。
　　 橋梁在日常運(yùn)營(yíng)中承受著各種軸重車(chē)輛的反復(fù)作用,橋梁的整個(gè)使用過(guò)程就是疲勞損傷累積的過(guò)程。橋面板作為橋梁的上部結(jié)構(gòu),直接承受著來(lái)往車(chē)輛的作用,最容易在反復(fù)荷載的作用下產(chǎn)生疲勞損傷,危及正常的行車(chē)安全。所以研究其材料性能隨循環(huán)荷載的退化規(guī)

2、律,準(zhǔn)確的識(shí)別橋面板是否損傷,預(yù)測(cè)疲勞使用壽命,以求在必要時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的加固措施,這對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全性具有十分重要的意義。
　　 本文對(duì)車(chē)輛荷載進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理,采用荷載譜中的軸重模型對(duì)橋面板加載,得到各軸重加載下的內(nèi)力幅值,采用雨流法將這些內(nèi)力幅值處理成規(guī)則的內(nèi)力幅頻譜值,然后根據(jù)等效原則獲得等效疲勞內(nèi)力幅值,從而得到等效疲勞荷載。采用這種辦法,在保證對(duì)橋面板產(chǎn)生的疲勞損傷基本相同的情況下,對(duì)復(fù)雜離散的車(chē)輛荷載作用進(jìn)行了換

3、算,使疲勞數(shù)值模擬的過(guò)程大為簡(jiǎn)化。
　　 本文基于規(guī)范中規(guī)定的靜載下混凝土的本構(gòu)關(guān)系,考慮了混凝土的彈性模量在整個(gè)疲勞加載過(guò)程中不斷發(fā)生衰減,結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)的疲勞參量退化公式,推導(dǎo)得到了適用于混凝土的受壓和受拉疲勞本構(gòu)關(guān)系；以鋼筋的使用面積不斷減小為參量,考慮了鋼筋在整個(gè)疲勞加載過(guò)程中的退化；對(duì)現(xiàn)有的疲勞全過(guò)程分析法進(jìn)行了改進(jìn),根據(jù)混凝土疲勞性能發(fā)展的三段性規(guī)律,對(duì)荷載步的劃分進(jìn)行了優(yōu)化,在保證分析結(jié)果精度的情況下加快了分析

4、速度。
　　 本文采用有限元軟件ABAQUS對(duì)一塊試驗(yàn)板和某實(shí)際橋面板進(jìn)行疲勞數(shù)值模擬,檢驗(yàn)了推導(dǎo)的疲勞本構(gòu)關(guān)系的可靠性,提出了疲勞全過(guò)程設(shè)計(jì)分析方法,預(yù)測(cè)了實(shí)際橋面板的疲勞壽命,研究了鋼筋混凝土板的正截面疲勞性能:在循環(huán)荷載作用下仍可采用平截面變形假定,混凝土的疲勞退化呈現(xiàn)出三階段變化規(guī)律,破壞的主要原因是殘余應(yīng)變的積累；鋼筋的破壞主要是因?yàn)橛行褂妹娣e在疲勞加載過(guò)程中不斷減小,鋼筋和混凝土之間的相互作用逐漸減弱,鋼筋的應(yīng)力不