超載下既有橋梁加固后疲勞性能試驗研究.pdf

1、既有橋梁由于環(huán)境侵蝕和超載運營,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基金項目(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)件四組試驗梁的靜載和疲勞性能試驗研究。基于

2、試驗結(jié)果,探討了鋼筋應變、碳纖維應變、混凝土應變、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?；谠囼炑芯拷Y(jié)果,給出了四組加固橋梁構(gòu)件的疲勞壽命預測模型。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,探討了車輛荷載的時變發(fā)展規(guī)律?；诨疑碚摵途€性回歸方法,建立了與社會經(jīng)濟因素密切相關(guān)的河北省國道

3、網(wǎng)交通量預測模型。
　　 (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計車輛模型,并以一座跨徑為20m的簡支T梁橋為工程背景開展了一般運行狀態(tài)和密集運行狀態(tài)下的車輛荷載效應分析。模擬計算結(jié)果表明,在車輛數(shù)量和車輛種類相同的情況下,一般運行狀態(tài)產(chǎn)生的疲勞損傷比密集運行狀態(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)件四組試驗梁的靜載和疲勞試驗研究,分

4、析了不同應力幅對試驗梁疲勞性能的影響?；诓煌诖螖?shù)下應變、撓度、裂縫采集數(shù)據(jù),建立了不同疲勞循環(huán)下的疲勞壽命預測模型。研究表明,構(gòu)件疲勞破壞判定應以鋼筋應變和跨中撓度為主,由于鋼筋應變受裂縫影響隨機性較大,能代表構(gòu)件整體變形能力的撓度可以作為控制指標進行疲勞壽命預測。
　　 (4)針對鋼筋應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)部鋼筋應變。試驗結(jié)果表明,銹

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