[碩士]超載下既有橋梁加固后疲勞性能試驗研究

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　　[碩士]超載下既有橋梁加固后疲勞性能試驗研究　　學科專業(yè):橋梁與隧道工程　　授予學位：碩士　　學位授予單位：浙江大學　　學位年度：2011　　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)一車輛超載作用下既有硅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.基于試驗研究結(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.基于灰色理論和線性回歸方法，建立了與社會經(jīng)濟因素密切相關的河北省國道網(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，分析了不同應力幅對試驗梁疲勞性能的影響.基于不同疲勞次數(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.基于碳纖維動態(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。疲勞壽命預測分析建議在判定動態(tài)監(jiān)測時疲勞破壞撓度控制優(yōu)先于碳纖維應變控制。

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