既有公路混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估分析

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1、_●●。。。。。。。。。。。。。_●____。●____-●●___。●。。’。。。。。’’。。。。。。’’’。。。’’’————————————————————————————————摘要在过去的60年里，我国修建了大量的混凝土桥梁，由于早期经济并不发达，设计荷载标准很低，因此早期修建的桥梁在运营多年之后可靠度降低，并由于这些桥梁经常承受着日益繁重的车辆荷载，同时随着交通量的激增和过重轮载导致桥梁结构出现了明显的疲劳损伤，甚至由于超载严重或者大型挂车过重轮载的作用导致整座桥梁的垮塌，因此既有混凝土桥梁的疲劳寿命和使用安全日益受到桥梁管理部门的高度重

2、视。为了确保既有混凝土桥梁的安全使用，开展对其疲劳剩余寿命和安全评估系统的研究十分必要。本文在总结分析混凝土结构疲劳断裂机理研究成果基础上，尝试提出既有混凝土桥梁的疲劳寿命和使用安全评估方法：基于S-N曲线的疲劳损伤累积准则和基于断裂力学方法的混凝土桥梁的剩余寿命估算方法，在此基础上进～步将提出的方法应用于实际公路混凝土梁桥疲劳寿命评估。本文的主要研究工作如下：1．针对我国公路交通荷载谱研究不足的现状，分析对比形成疲劳荷载谱的两种基本方法。对三条陕西省内干线公路的车辆荷载进行现场调研，对代表车型进行了分类，同时对各种车型所占比例、轴重比例、车重等进行

3、调查和统计分析，同时通过监测得到实际桥梁控制疲劳破坏的主要受力构件的应力谱。2．提出了基于S-N曲线的传统疲劳分析方法和基于线弹性断裂力学的混凝土桥梁的疲劳寿命与使用安全评估方法。3．运用基于S-N曲线的疲劳分析方法和基于线弹性断裂力学的混凝土桥梁的疲劳寿命与使用安全评估方法对实际混凝土桥梁的主要受力构件进行了疲劳寿命评估。4．保持车辆荷载不变，分析通过变化跨径、梁高，保持车辆荷载不变，分析了典型混凝土梁桥在相同的荷载作用下，结构的疲劳应力幅与疲劳损伤度的差异。随着跨径增加，结构受力主筋的疲劳损伤度也同时增大。关键词：既有混凝土桥梁，疲劳损伤，断裂力

4、学，荷载谱，应力谱，疲劳寿命评估AbstractInChina,lotsofreinforcedconcrete(RC)bridgesWgl"ebuiltinthepast60years，andtheseRCbridgeshavebeenin·servesforseveraldecades．ThesebridgesareoftenrequiredtocaⅡyincreasingtrafficloads．Withconsiderableincreasesintrafficintensityandoverwheelloadshavecausedobvio

5、uslyfatiguedamageinRCbridges．SomereinforcedconcretebridgesweredamagedseriouslyinChina,leadingtothewholebridgecollapsesometimesbecauseofoverloadingandoversizetrucks．Thereforetheassessmentoffatiguelifeandservicesafetyofexistingreinforcedconcretebridgesistopicofconsiderableimporta

6、nce．Theapproachtoevaluatetheremainingfatiguelifeandservicesafetyofexistingreinforcementconcretebridgesisrequiredinordertomaketheirsafeusepossible．Basedontheliteraturesofmanyresearchresultsforfatiguefailuremechanisminconcretestructures，theassessmentmethodsofexistingreinforcedcon

7、cretebridgesbasedonS-Ncurveandfracturemechanicsapproachwereproposedinthedissertation．FinallytheassessmentmethodsbasedonS-Ncurveandfracturemechanicsapproachwereappliedtoacasestudybridge．Inthispaper,theresearchworksareinvestigatedasfollows：1．Forthepresentproblemofnotrafficloadspe

8、ctruminChinesehighway，thetwomethodswhichtheloadspectru