基于反演理论的预应力混凝土桥梁损伤分析研究

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1、分类号:U44,U4510710-2009021021博士学位论文基于反演理论的预应力混凝土桥梁损伤分析研究张兆宁导师姓名职称贺拴海教授申请学位类别博士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年4月28日论文答辩日期2015年6月21日学位授予单位长安大学StudyonDamageAnalysisforthePrestressedConcreteBridgeBasedonInversionTheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：ZhangZhaoningSup

2、ervisor：HeShuanhaiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着我国交通事业的快速发展，大跨径预应力混凝土箱梁桥被广泛应用于铁路、公路桥上。此类桥型在运营过程中，有相当数量的出现了不同程度的开裂、下挠等损伤问题，且日益突出，已直接影响到结构的安全性、使用性及耐久性。本文主要针对大跨径预应力混凝土梁桥服役期间梁体抗弯刚度退化程度、有效预应力的真实状态进行了研究，提出了以反演理论为基础，通过建立参数反演分析程序，根据预应力混凝土梁桥运营期间不同时间点控制截面实测挠度值，对梁体抗弯刚度损伤及顶板、边跨底板及

3、中跨底板有效预应力进行了反演识别的分析方法。通过分析发现，随着服役时间的不断延长，梁体损伤日益严重，抗弯刚度不断退化。同时，梁体有效预应力也随时间不断减小，其中，顶板纵向有效预应力最大，边跨底板纵向有效预应力次之，中跨底板纵向有效预应力降低程度最小。以在役预应力混凝土梁桥裂缝调查数据为基础，根据统计学原理，建立了正裂缝、斜裂缝特征统计参数。分别分析了正裂缝、考斜裂缝及正、斜裂缝共同作用三种情况对梁体挠度的影响规律。由分析可知，正裂缝、斜裂缝均会对梁体下挠产生影响，其中，正裂缝对其梁体挠度影响较大，斜裂缝对其影响很小。分别分析了正裂缝、斜裂缝

4、及正、斜裂缝共同作用三种情况对梁体截面上缘应力、下缘应力及腹板主应力的影响规律。由分析可知，正裂缝对墩顶截面上缘应力影响较小，对边跨跨中截面、中跨跨中截面上缘应力影响较大；斜裂缝对边跨跨中、中跨跨中截面上缘应力影响较小，对墩顶截面上缘应力影响较大。正裂缝对边跨跨中截面、中跨跨中截面下缘应力影响较大，对墩顶截面下缘应力影响较小；斜裂缝对边跨跨中截面、墩顶截面及中跨跨中截面下缘应力影响均较小。正裂缝对梁体各截面腹板主拉应力影响较小，斜裂缝对梁体各截面腹板主拉应力影响较大。根据钢筋与混凝土相对应变关系，推导了梁体平均裂缝宽度计算公式，通过逐级加载

5、，分析了梁体控制截面区域正截面平均裂缝宽度的变化规律。关键词：反演理论；预应力；裂缝；刚度；应变IAbstractWiththerapiddevelopmentoftransportationindustryinourcountry,thelong-spanpre-stressedconcreteboxgirderbridgeiswidelyusedinrailwayandhighway.Inrecentyears,cracking,deflectionandotherproblemareoftenfoundinthelong-spanpr

6、e-stressedconcreteboxgirderinservice,whichhasadirectimpactonthesafety,usabilityanddurability.Thepapermakesanintensivestudyaboutthedegradationofflexuralstiffnessandthestateoftheeffectiveprestressforthelongspanprestressedconcretebridgeinservice.Thepaperputsforwardtheidentifi

7、cationmethodoftheflexuralstiffnessandlongitudinaleffectiveprestressofthebridgebasedontheinversiontheory.Accordingtothemonitoringdeflectionofthemainsectionofthebridgeinserviceatdifferenttime,theflexuralstiffnessandthelongitudinaleffectivepre-stressareidentifiedbyestablishin

8、gtheinversionprogram.Theresultshowstheflexuralstiffnessandthelongitudinaleffectiveprestre