连续梁桥预制PC小箱梁裸梁加载试验研究

为评估某桥左幅5-3端跨中梁(小箱梁)的实际承载能力,验证桥梁设计可靠性和施工质量.基于静载试验的方法,研究正载工况下该小箱梁控制截面的应变和挠度值,并与设计值进行校验.分析结果表明:在试验荷载作用下,该小箱梁各测试截面的挠度实测值均小于理论计算值,其挠度校验系数为0.73～0.82,结构刚度性能满足规范要求;各测试截面的应变实测值均小于理论计算值,应变校验系数为0.78～0.88,结构强度满足规范要求;试验加载过程中未出现异常现象;加载前及荷载作用下,小箱梁测试截面附近区域内,未发现新增的肉眼可见的横向裂缝,表明该小箱梁结构静力性能满足设计荷载的正常使用要求.     

钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过对2根具有相同截面和配筋率的钢筋活性粉末混凝土梁的静力和等幅疲劳试验,研究了以出现概率为98.11%的桥梁应力幅值作用下,钢筋活性粉末混凝土梁裂缝、跨中挠度、受压区边缘RPC应变和钢筋应变随疲劳加载次数的变化规律.试验结果表明,采用出现概率为98.11%的桥梁应力幅值进行疲劳加载时,钢筋活性粉末混凝土梁的疲劳寿命达200万次以上.其裂缝宽度、跨中挠度、受压区边缘RPC应变以及钢筋应变均随着疲劳加载次数的增加均呈现出2阶段发展规律,且200万次疲劳加载结束时的测量值分别为0.12mm、0.438mm、1 010με和987με,远小于静载破坏时的相应值,钢筋活性粉末混凝土梁体现出较好的耐疲劳性能.     

预应力RPC-NC叠合梁弯曲疲劳性能试验分析

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明：均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7％,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9％～28.1％,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0％。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载-应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

考虑混凝土影响的既有变截面箱梁桥的全局疲劳寿命评估

基于复杂多轴疲劳理论、损伤积累理论、子模型法及变截面箱梁桥横截面的几何非线性特性,提出了考虑混凝土寿命的变截面钢筋混凝土箱梁桥全局疲劳寿命的评估方法。以一座既有公路变截面钢筋混凝土箱梁桥为工程背景,研究了纵向多车效应和横纵向多车效应两种工况下的桥梁全局疲劳寿命差异。结果表明:全桥疲劳寿命由第三跨跨中节段控制,横纵向多车加载比纵向多车加载的桥梁疲劳总寿命减少了29.4%,腹板混凝土寿命占到腹板寿命3%左右。     

电化学修复后混凝土柱抗震性能的数值分析与验证

为掌握电化学修复对混凝土结构抗震性能的影响,本文研究了常规电场强度下混凝土柱抗震性能的数值分析与试验验证。开展了电化学修复后钢筋低周疲劳试验,基于试验数据对OpenSees有限元平台中的Reinforcing Steel材料的本构参数Cf、Cd和α进行修正;开展了电化学修复前后混凝土柱的低周往复试验,得到了电化学修复对混凝土柱抗震性能指标的影响。最后,建立了电化学修复后混凝土柱有限元纤维模型,并对比分析了数值模拟结果和试验数据。试验结果表明：钢筋低周疲劳试验加载幅值为±1%、±1.6%、±2%时,电化学修复钢筋试件比未修复钢筋试件的疲劳寿命分别降低约5%、30%、54%,说明电化学修复过程中产生的氢对钢筋的低周疲劳寿命负面影响随幅值的增大而增大;基于不同加载幅值下的钢筋低周疲劳数据,通过Coffin-Manson疲劳模型拟合得到考虑电化学修复后影响的本构参数Cf,Cd和α分别为0.136,0.361以及0.410;电化学修复前后混凝土柱的滞回曲线形状基本一致,峰值荷载与耗能能力也基本相同,说明常用电流下的电化学修复对混凝土柱的抗震性能影响较小;混凝土柱的数值模拟结果和低周往复试验结果接近,说明本文提出的有限元纤维模型可用于评估电化学修复对混凝土构件抗震性能的影响。     

定侧压混凝土双轴变幅拉-压疲劳累积损伤研究

为了调查混凝土在双轴拉-压交变荷载作用下的疲劳性能和累积损伤规律,利用改造的MTS疲劳试验机对变截面棱柱体混凝土试件进行了定侧压下轴心拉-压单级等幅和多级高-低、低-高变幅疲劳试验．总结了实测等幅与变幅疲劳应变与变形模量的衰减规律,基于疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了两阶段的损伤演化方程,依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳累积损伤模型,并给出了利用本文模型进行疲劳损伤分析和剩余寿命预测的方法．模型预测的剩余寿命与实际试验结果的对比验证了模型的精度与有效性．     

连续直线钢箱梁剪力滞效应研究

制作了1个2跨连续直线钢箱梁模型,并对该连续直线钢箱梁模型进行了均布荷载和集中荷载试验.详细介绍了试验过程,测试了各控制截面的各种力学性能指标,并对试验梁加载全过程进行仿真分析,将理论值与实测值进行了对比.分析了集中荷载和均布荷载作用下箱梁各控制截面应变及剪力滞分布规律.     

PBL剪力连接件的疲劳试验与分析

为了研究PBL (Perfobond Leiste)这种新型剪力连接件的抗疲劳性能,基于深圳南山大桥剪力连接件的尺寸和要求,设计并制作了6个PBL剪力连接件的推出试件进行疲劳试验.试验在MTS815机器上进行,采用常幅正弦波荷载,加载频率为3 Hz,试验应力比为0.1.通过对试件进行常幅荷载的循环加载,观察试件中钢与混凝土块的相对滑移、连接件的破坏模式、疲劳寿命以及应变的特征等.试验结果表明：主要开裂方向为连接件底部斜向下呈45°,裂缝的宽度同裂缝与竖向的夹角成反比;疲劳荷载作用时,PBL连接件的抗疲劳性能良好,孔径越大试件的疲劳寿命越长;试验从一定程度上说明腹板越厚和疲劳荷载幅值越小,滑移量的增长速度越慢,同时孔径越大和疲劳幅值越小,滑移量的增长速度也越慢.     

基于模型试验的FRP加固钢筋砼梁抗弯疲劳性能预测

为了解决循环荷载作用下纤维增强复合塑料（FRP）加固钢筋砼桥梁构件疲劳性能问题,根据FRP抗弯加固钢筋混凝土梁的疲劳试验资料,建立FRP加固梁式构件疲劳寿命预测模型、钢筋峰值应变累积并模型和构件挠度累积模型,并与既有相关模型的预测精度进行比较.研究结果表明：以钢筋峰值应变和挠度作为基于变形的疲劳性能指标,不仅可以与传统的基于应力的指标相似的精度预测FRP加固构件承受的循环荷载次数,还可与结构监测系统信息结合,实现疲劳失效预警.     

车 - 温度荷载耦合作用下悬索桥钢桥

针对传统悬索桥钢桥面板疲劳寿命评估方法忽略了温度荷载影响的问题,提出考虑车辆和温度 荷载耦合作用下悬索桥钢桥面板疲劳耐久性评估方法。以南溪长江大桥为工程背景,基于悬索桥主梁的车辆 动态称重（WIM）、U 肋细节应变、铺装层温度和环境温度监测数据,建立标准疲劳车辆模型、铺装层温度 概率模型和主梁温差模型。在 ANSYS 有限元平台,采用瞬态分析计算车辆和铺装层温度荷载耦合作用对结 构两类典型焊接细节的疲劳应力效应的影响,并统计结构温度梯度的疲劳应力谱。在此基础上,预测车 - 温 度荷载耦合作用下南溪长江大桥两类典型细节的疲劳寿命。研究表明：在车载不变的情况下,沥青铺装层温 度与等效应力幅呈现线性关系。温度对细节疲劳寿命的影响随着细节距铺装层距离的增大而衰减。温度梯度 疲劳荷载谱的循环次数明显较车载小,在两者耦合作用中,车载对疲劳损伤的贡献值占据主要地位。对比考 虑与不考虑车 - 温度荷载的耦合作用,南溪长江大桥梁服役 100 a 主梁细节 1 和细节 2 的疲劳损伤计算值分 别相差 5.06 和 1.50 倍。     

Mechanical Behavior of Polyurethane Polymer Materials under Triaxial Cyclic Loading:A Particle Flow Code Approach

Polyurethane polymer grouting materials were studied with conventional triaxial tests via the particle flow code in two dimensions(PFC~(2D)) method, and the simulation results agreed with the experimental data. The particle flow code method can simulate the mechanical properties of the polymer. The triaxial cyclic loading tests of the polymer material under different confining pressures were carried out via PFC~(2D) to analyze its mechanical performance. The PFC~(2D) simulation results show that the value of the elastic modulus of the polymer decreases slowly at first and fluctuated within a narrow range near the value of the peak strength; the cumulative plastic strain increases slowly at first and then increases rapidly; the peak strength and elastic modulus of polymer increase with the confining pressure; the PFC~(2D) method can be used to quantitatively evaluate the damage behavior of the polymer material and estimate the fatigue life of the materials under fatigue load based on the number and the location of micro-cracks. Thus, the PFC~(2D) method is an effective tool to study polymers.     

高分子材料应力控制下的低周疲劳损伤模型

采用连续损伤力学的方法,在著名的王-楼模型的基础上,充分考虑了高分子材料的循环软化特性,得到了高分子材料三轴应力场中的低周疲劳损伤模型.由该模型可知:应力控制的低周疲劳中,循环软化现象表现为平均应变随循环数的增加而增加,材料的损伤包括循环塑性损伤和由随循环数增加的平均应变引起的蠕变损伤,同时得到了三轴应力场中的疲劳失效准则和损伤演化方程.     

顶板-纵肋焊接细节残余应力的松弛效应

为了准确把握钢桥面顶板-纵肋焊缝位置的真实拉、压状态和应力比对正交异性钢桥面板（OSD）疲劳寿命的影响,通过建立焊接残余应力与车载应力的耦合应力分析模型,构建焊接残余应力和车辆荷载耦合作用下的应力比、等效应力幅等疲劳参数计算方法,形成了焊接残余应力与车载应力的耦合应力精细化计算方法. 以江阴长江大桥为例,应用该方法,开展车辆荷载和残余应力场对疲劳损伤的定量分析. 案例分析表明,焊缝位置残余拉应力在叠加了以拉应力为主的循环车载应力后,纵、横向应力松弛大小均超过车载应力峰值,出现明显的应力松弛现象,而叠加以压应力为主的循环车载应力后,应力松弛效应不明显;与仅考虑车载应力作用下的焊缝位置应力状态相比,考虑焊接残余应力和车载应力耦合作用之后,压应力循环工况焊缝位置疲劳应力状态发生了本质变化,即由不需要进行疲劳验算的压应力状态变为拉应力状态;拉应力循环工况的疲劳状态虽未改变,但该状态下焊缝位置的疲劳寿命由无限变为有限.     

Experimental study and analysis on fatigue stiffness of RC beams strengthened with CFRP and steel plate

The objective of this work is to investigate the fatigue behavior of reinforced concrete(RC) beams strengthened with externally bonded carbon fiber reinforced polymer(CFRP) and steel plate. An experimental investigation and theoretical analysis were made on the law of deflection development and stiffness degradation, as well as the influence of fatigue load ranges. Test results indicate that the law of three-stage change under fatigue loading is followed by both midspan deflection and permanent deflection, which also have positive correlation with fatigue load amplitude. Fatigue stiffness of composite strengthened beams degrades gradually with the increasing of number of cycles. Based on the experimental results, a theoretical model by effective moment of inertia method is developed for calculating the sectional stiffness of such composite strengthened beams under fatigue loading, and the calculated results are in good agreement with the experimental results.     

圆弧形底面扁平钢箱梁局部应力分析

采用从整体到局部、从粗放到精细的两阶段两尺度分析方法,对国内首个圆弧形底面扁平钢箱梁在运营状态下的局部应力进行分析。用大尺度单元建立全桥模型,用小尺度单元建立梁段模型。通过分析全桥模型获得梁段模型的边界约束力。在此基础上,利用梁段模型研究钢箱梁在恒载和活载作用下顶、底板的应力响应。研究表明：圆弧形底面扁平钢箱梁顶、底板均存在剪力滞现象,U肋对跨中截面应力分布的影响大于墩顶附近截面。圆弧形底面钢箱梁的底板正应力不均匀程度略大于折线形底面钢箱梁。     

辅助墩对大跨度铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响

为研究辅助墩对铁路悬索桥抗震性能及列车走行性的影响,以主跨828 m 的某单线铁路悬索桥方案为工程背景,建立了有限元模型,采用反应谱法和时程分析法对比研究了辅助墩对铁路悬索桥地震响应的影响。通过车-桥耦合振动分析,比较了不同位置辅助墩对桥梁和列车动态响应的影响。结果表明：设置辅助墩后,加劲梁的竖向地震反应明显减小,而桥塔的地震响应增大;车辆通过桥梁时,设置辅助墩后梁端竖向转角、车辆竖向加速度和轮重减载率均减小;当辅助墩位置向梁端移动时,梁端竖向转角、车辆竖向加速度及轮重减载率均逐渐减小,车辆响应对辅助墩纵向位置的变化不敏感。     

反复荷载作用下部分PC梁桥时频挠度计算分析

针对反复荷载作用下部分PC梁桥的长期下挠状况,基于预测交通量和疲劳荷载谱,结合混凝土结构疲劳试验,得出了考虑反复荷载作用下部分PC梁桥长期挠度的计算模式,并对实桥长期挠度进行了计算。结果表明,桥梁运营通车后,反复荷载作用影响下的挠度主要发生在最初的两年,在此期间作用次数已达到200万次。初始荷载产生弯矩M相似文献