基于裂缝分布特征的桥梁损伤评价与计算方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于裂缝分布特征的桥梁损伤评价与计算方法研究论文作者：何亚光学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：建筑与土木工程指导教师：黄海新职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterofEngineeringDegreeofArchitecturalandCivilEngineeringTheResearchonCalculationMethodandDamageEvalutio

2、nofBridgesbasedontheCharateristicofCracksDistributionbyHeYaguangSupervisor:A.Prof.HuangHaixinMay2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。

3、学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要钢筋混凝土是目前桥梁中应用最为广泛的材料，但随着运营时间的不断推移，在多种因素的影响下，既有钢筋混

4、凝土桥梁经常会出现各种损伤，其中裂缝是最主要的表现形式之一。为确保结构的安全性，对裂缝这一主要病害特征开展研究，继而对结构的损伤状况和承载能力作出评价具有极为重要的理论价值和现实意义。本文首先归纳了钢筋混凝土裂缝的分类及成因，介绍了X-FEM裂缝损伤扩展有限元理论及在ABAQUS软件中的应用。而后以简支梁和连续梁为研究对象，在前人二维模型的基础上，建立了更为真实的三维实体损伤模型，据此分别研究了受弯竖向裂缝、受剪斜裂缝、裂缝数量以及混凝土配筋量、钢筋形状、是否带初始微裂缝等多种工况下结构的损伤状况和承载能力，获得主要结论

5、如下：（1）有无初始微裂缝的简支梁，在相同荷载作用下后期产生的裂缝在高度和宽度上较为相近，钢筋应力也无太大差异，说明有无初始微裂缝对结构损伤影响较小。同时发现，在三维模型中局部裂缝开裂位置处的钢筋要比两边的钢筋损伤要大，这一点在二维模型中无法体现。（2）相同简支梁在单条初始裂缝的情况下，以裂缝高度为指标的无筋梁、少筋梁、适筋梁和超筋梁的损伤呈明显递减的趋势，且不配置钢筋与配筋量较少时，混凝土的损伤状况均较为严重，而超筋梁存在发生突然破坏的潜在风险。多条裂缝的计算结果与单条裂缝一致。（3）在斜裂缝处，钢筋弯起后与弯起前相比

6、，其应力值削减近一倍，同时裂缝长度亦明显缩减，说明在支座附近处将钢筋弯起是一种降低结构损伤、抑制斜裂缝扩展的有效方法。（4）对相同载荷作用下的连续梁而言，相比仅正裂缝存在的情况，斜裂缝和正裂缝的同时出现，由于梁内部应力的重新分布，正裂缝的开展反而相对缓慢，裂缝高度变低，受弯区的损伤亦减轻。关键字：钢筋混凝土裂缝损伤评价X-FEM理论ABAQUSiiABSTRACTReinforcedconcretebridgeiscurrentlythemostwidelyusedmaterial.Butwiththepassageof

7、operatingtime,undertheinfluenceofvariousfactors,existingreinforcedconcretebridgesoftenoccuravarietyofinjuries,amongwhichfractureisoneofthemainmanifestation.Toensurethesafetyofthestructure,toresearchthefeaturesofcrackmajordisease.Thentoevaluatethedamagesituationan

8、dthecarryingcapacityofthestructurehasextremelyimportanttheoreticalandpracticalsignificance.Thispapersummarizestheclassificationandcausesofconcretecracksandintr