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)用越來越廣泛。但隨著現(xiàn)今交通量的迅速增長.荷載水平大幅度提高,橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞問題也越來越突出。
　　 橋梁在日常運營中承受著各種軸重車輛的反復(fù)作用,橋梁的整個使用過程就是疲勞損傷累積的過程。橋面板作為橋梁的上部結(jié)構(gòu),直接承受著來往車輛的作用,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)確的識別橋面板是否損傷,預(yù)測疲勞使用壽命,以求在必要時進(jìn)行相應(yīng)的加固措施,這對整個橋梁結(jié)構(gòu)的運營安全性具有十分重要的意義。
　　 本文對車輛荷載進(jìn)行了簡化處理,采用荷載譜中的軸重模型對橋面板加載,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,在保證對橋面板產(chǎn)生的疲勞損傷基本相同的情況下,對復(fù)雜離散的車輛荷載作用進(jìn)行了換

3、算,使疲勞數(shù)值模擬的過程大為簡化。
　　 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疲勞加載過程中不斷發(fā)生衰減,結(jié)合試驗數(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,考慮了鋼筋在整個疲勞加載過程中的退化；對現(xiàn)有的疲勞全過程分析法進(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對一塊試驗板和某實際橋面板進(jìn)行疲勞數(shù)值模擬,檢驗了推導(dǎo)的疲勞本構(gòu)關(guān)系的可靠性,提出了疲勞全過程設(shè)計分析方法,預(yù)測了實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為有效使用面積在疲勞加載過程中不斷減小,鋼筋和混凝土之間的相互作用逐漸減弱,鋼筋的應(yīng)力不