[碩士]超載下既有橋梁加固后疲勞性能試驗(yàn)研究

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　　[碩士]超載下既有橋梁加固后疲勞性能試驗(yàn)研究　　學(xué)科專業(yè):橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：浙江大學(xué)　　學(xué)位年度：2011　　既有橋梁由于環(huán)境侵蝕和超載運(yùn)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(píng)估服役橋梁使用性能的重要方面.本文作為國家自然科學(xué)基金項(xiàng)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(yù)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(yàn)梁的靜載和疲勞性能試驗(yàn)研究.基于試驗(yàn)結(jié)果，探討了鋼筋應(yīng)變、碳纖維應(yīng)變、混凝土應(yīng)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(yàn)研究結(jié)果，給出了四組加固橋梁構(gòu)件的疲勞壽命預(yù)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(diǎn)，探討了車輛荷載的時(shí)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(huì)經(jīng)濟(jì)因素密切相關(guān)的河北省國道網(wǎng)交通量預(yù)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(shè)計(jì)車輛模型，并以一座跨徑為20m的簡支T梁橋?yàn)楣こ瘫尘伴_展了一般運(yùn)行狀態(tài)和密集運(yùn)行狀態(tài)下的車輛荷載效應(yīng)分析.模擬計(jì)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(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的疲勞損傷比密集運(yùn)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(yàn)梁的靜載和疲勞試驗(yàn)研究，分析了不同應(yīng)力幅對(duì)試驗(yàn)梁疲勞性能的影響.基于不同疲勞次數(shù)下應(yīng)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(yù)測模型.研究表明，構(gòu)件疲勞破壞判定應(yīng)以鋼筋應(yīng)變和跨中撓度為主，由于鋼筋應(yīng)變受裂縫影響隨機(jī)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(biāo)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測。　　 (4)針對(duì)鋼筋應(yīng)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(yīng)變.試驗(yàn)結(jié)果表明，銹蝕損傷梁和超載損傷梁加固后鋼筋應(yīng)變和混凝土應(yīng)變均有下降，碳纖維布加固使試驗(yàn)梁的變形能力增強(qiáng)，由于在疲勞加載過程中光纖采集設(shè)備采樣頻率不足，分布式光纖傳感技術(shù)(BOTDA)在采集時(shí)不能很好地采集動(dòng)態(tài)應(yīng)變，因此需要借助專門的動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)采集動(dòng)應(yīng)變和動(dòng)度。　　 (5)借助DH5937動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)采集了各組疲勞試驗(yàn)梁疲勞加載過程中的動(dòng)應(yīng)變、動(dòng)撓度變化規(guī)律.基于碳纖維動(dòng)態(tài)應(yīng)變發(fā)展規(guī)律和跨中撓度動(dòng)發(fā)展規(guī)律，建立了相應(yīng)的疲勞壽命預(yù)測模型。疲勞壽命預(yù)測分析建議在判定動(dòng)態(tài)監(jiān)測時(shí)疲勞破壞撓度控制優(yōu)先于碳纖維應(yīng)變控制。

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