[硕士]超载下既有桥梁加固后疲劳性能试验研究

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内容简介

　　[硕士]超载下既有桥梁加固后疲劳性能试验研究　　学科专业:桥梁与隧道工程　　授予学位：硕士 　　学位授予单位：浙江大学　　学位年度：2011　　 既有桥梁由于环境侵蚀和超载运营，在服役期内往往带损伤工作，多采用维修加固措施提高其服役性能。结构加固后仍需要承受重载车辆循环作用，研究存在初始损伤构件在CFRP加固后的疲劳性能是评估服役桥梁使用性能的重要方面.本文作为国家自然科学基金项目(50808158)一车辆超载作用下既有硅梁桥疲劳可靠度分析及剩余寿命预测”的一部分，开展了无损伤无加固构件、无损伤加固构件、锈蚀损伤加固构件、超载损伤加固构件四组试验梁的静载和疲劳性能试验研究.基于试验结果，探讨了钢筋应变、碳纤维应变、混凝土应变、裂缝宽度、跨中挠度等结构参数随疲劳次数的发展规律.基于试验研究结果，给出了四组加固桥梁构件的疲劳寿命预测模型.本文的研究成果如下:　　 (1)整理分析了现阶段我国主要交通干线的荷载调查资料，总结了我国车辆荷载的发展概况，基于车辆荷载调查资料，分析了我国重载车辆在国道网中的分布特点，探讨了车辆荷载的时变发展规律.基于灰色理论和线性回归方法，建立了与社会经济因素密切相关的河北省国道网交通量预测模型。　　 (2)基于府店路荷载调查资料，建立了用于疲劳损伤分析的疲劳设计车辆模型，并以一座跨径为20m的简支T梁桥为工程背景开展了一般运行状态和密集运行状态下的车辆荷载效应分析.模拟计算结果表明，在车辆数量和车辆种类相同的情况下，一般运行状态产生的疲劳损伤比密集运行状态产生的疲劳损伤更大。　　 (3)开展了无损伤无加固构件、无损伤加固构件、锈蚀损伤加固构件、超载损伤构件四组试验梁的静载和疲劳试验研究，分析了不同应力幅对试验梁疲劳性能的影响.基于不同疲劳次数下应变、挠度、裂缝采集数据，建立了不同疲劳循环下的疲劳寿命预测模型.研究表明，构件疲劳破坏判定应以钢筋应变和跨中挠度为主，由于钢筋应变受裂缝影响随机性较大，能代表构件整体变形能力的挠度可以作为控制指标进行疲劳寿命预测。　　 (4)针对钢筋应变片埋置在混凝土构件中容易失效的问题，采用分布式光纤传感技术(BOTDA)监测静载下和疲劳一定次数后的构件内部钢筋应变.试验结果表明，锈蚀损伤梁和超载损伤梁加固后钢筋应变和混凝土应变均有下降，碳纤维布加固使试验梁的变形能力增强，由于在疲劳加载过程中光纤采集设备采样频率不足，分布式光纤传感技术(BOTDA)在采集时不能很好地采集动态应变，因此需要借助专门的动态测试系统采集动应变和动度。　　 (5)借助DH5937动态测试系统采集了各组疲劳试验梁疲劳加载过程中的动应变、动挠度变化规律.基于碳纤维动态应变发展规律和跨中挠度动发展规律，建立了相应的疲劳寿命预测模型。疲劳寿命预测分析建议在判定动态监测时疲劳破坏挠度控制优先于碳纤维应变控制。

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