既有预应力混凝土梁桥承载能力实桥试验及分析研究

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1、东南大学博士学位论文既有预应力混凝土梁桥承载能力实桥试验及分析研究姓名：徐文平申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：吕志涛20060920既有预应力混凝土梁桥承载能力实桥试验及分析研究摘要目前，在我国公路线上有人帚运营中的预心力混凝十桥梁，这些桥梁在建造和使用过秤中，由于设计、施T『uJ题发材料本身随时『ⅡJ的劣化、环境侵蚀等一系列冈紊的作用，小可避免地会产生不同种度的损伤；同时随着公路运营能力的小断提升，还有不少桥梁存在设计等级偏低等安全问题，深入研究这些桥梁的损伤柑度、承载潜力、安全储备及剩余寿命等fuJ题将是今后能古合理利用它们的关键所在。为此。本文开展了混

2、凝土梁式桥病吉成冈分析、现场实桥破坏性试验，混凝十连续梁桥二三维实休非线性有限元受力全过群仿真分析、既自．混凝十桥梁承载能力可靠性评估方法及承载能力鉴定标准等研究，主要内奔和成果如下：(1)本文系统全面地进行了混凝土梁式桥病害成冈分析研究，分析了混凝十粱桥的缺陷和裂缝产生原冈，研究了钢筋锈蚀和混凝十劣化的机理，详细研究了空心板梁、T梁和预心力混凝土连续箱梁桥的病害原冈，分析了梁桥结构的损伤原冈。(2)目前，国内外尚无关于预府力混凝土T梁桥和预府力混凝十箱梁桥的实桥现场极限状态(破坏性)试验的研究，本文以主跨径为50m的三跨预心力混凝土连续箱梁桥一一沪宁高速公路新兴塘主

3、桥和20m跨径T粱桥一一沪宁高速公路锡洚运河人桥北幅引桥为对象，开展了极限承载能力实桥破坏性试验，因此，本研究项目具有很大的创新性。通过对这两胯桥的破坏性试验，首次丌展了这两种常见桥犁的破坏特征、破坏机理及破坏全过秤受力的分析研究。了解和掌握了混凝十粱桥在正常使用荷载和极限荷载作用下的结构刚度、恢复力特性、破坏形态和极限承载能力等。试验中还丌展了桥梁外观检查、桥梁无损自I损检测、静载试验等辅助性试验以及基于分布式光纤传感系统的混凝土裂缝产生与发展过程监测应用等探索性试验。(3)本文采用三维实体非线性有限元ANSYS软州对新兴塘人桥上桥进行了在试验荷载作用下全过稃受力仿

4、真计算．并将计算结果与实桥试验数据进行了比较分析，对计算模犁的适用性进行了验证。同时，对影响混凝—P桥梁承载能力、挠度的上要参数进行了分析和比较。影响参数包括：混凝土强度等级的降低、预应力束的锈蚀、预应力张拉不足、铺装层厚度的变化等。(4)本文考虑既有混凝十桥梁的荷载特点，讨论了寸旦载和车辆荷载特性的修正方法，假定车辆荷载效麻每年截口随机史帚为极值I犁分布前提下，推导了继续使用期内车辆荷载效心最人值随机变帚的统计参数计算公式；同时，考虑桥梁结构本身抗力的时变特性，讨论了结构现时刻抗力的概率模掣。根据荷载、抗力等各种统计规律及功能函数的性质，本文提出一种简便实用的动态可

5、靠度的计算方法。(5)本文进行了中美两囡桥梁承载力评估力法对比，并借鉴建筑结构鉴定方法及等级评定标准，丌展了既有混凝十桥梁承载能力鉴定杯准的研究，提出了钢筋混凝十及预戍力混凝十公路梁桥承载能力实用鉴定公式。通过资料凋奋分析，以及收集混凝十桥梁承载能力评定的专家意见，本文推导了承载能力折减系数r／与结构抗弯可靠性指标口的关系曲线图，并建议了混凝斗I梁桥承载能力评定等级杯准。关键词：既有桥梁，结构病害，承载能力，实桥试验研究，有限元分析，可靠性．评估ExperimentalResearchandAnalysisonLoad-carryingCapacityoftheExi

6、stingPrestressedConcreteGirderBridgesAbstractAtpresent，prestressedconcretehighwaybridgesareusedwidelyinChina．Almostallofthesebridgeshavesornedamagesbecauseofdesign，construction，deteriorationofmaterial，environmentandmanyotherfactors．Therearesoolebridgeswhicharedesignedaccordingtolowerdes

7、igninggrade．Thesebridgeshavemoreandmoreproblemsofsafetyalongwiththeadvancementofthehighwaydevelopment．Thekeyproblemtoutilizethnsebridgesproperlyistoresearchthedegreeofdeterioration，thepotentialcapacityofload-carrying，thedegreeofreliabilityandetc．Itisofgreattheoreticalsignifican