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混凝土空心板桥面形态变化与损伤状况的试验研究

发布时间:2017-11-01 11:17

  本文关键词:混凝土空心板桥面形态变化与损伤状况的试验研究


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【摘要】:依托国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2012CB723305)“桥梁结构行为演化理论与安全监测方法研究”,本文对一座钢筋混凝土空心板模型桥开展了荷载-损伤-变形全过程试验,主要研究工作和结论如下:1、针对13m跨径钢筋混凝土空心板原型桥,按1/2.5缩尺比进行了试验模型桥的设计,在结构实验室内制作了一座5.2m跨径的钢筋混凝土空心板模型桥,根据试验目的拟定了模型桥的加载工况、加载方案和测试方案。2、进行了空心板桥在使用状况下的循环加载试验,结果表明:各空心板的荷载与挠度均呈线性关系,空心板底面裂缝宽度均小于0.2mm;对边板加载时,受载板的竖向变形量最大,远离受载板的竖向变形呈递减趋势,甚至为上翘变形;随着荷载增大受载边板与次边板间的纵缝出现错动;对中板加载时竖向变形相对较小,各空心板的变形趋于一致,相邻空心板纵缝无明显错动。3、分别对边板和中板进行了破坏性加载试验,结果表明:接近破坏荷载时各空心板的荷载与挠度不再呈线性关系,受载空心板变形快速增长,远离受载板的空心板变形反弹,受载板与相邻板间的纵缝出现错台现象;受载板破坏时板底出现两条纵向平行裂缝,并伴有网状裂缝和混凝土剥落。4、进行了铰缝损坏后的空心板加载试验,结果表明:铰缝损坏前空心板桥整体协同变形性较好;铰缝损坏后空心板单板受力,仅受载空心板出现较大变形,受载板与相邻板间的纵缝错动明显;表明铰缝损坏极大降低了空心板桥承载能力,最终边板和次边板的承载力分别降低了46.4%和55%。5、根据试验实测数据重构了典型荷载工况下的桥面形态数值模型,探讨了“依据桥梁挠度曲率突变判断结构损伤位置及程度”的方法,并对空心板桥受载时的特征挠曲线及其曲率进行了分析,研究了不同损伤程度和荷载等级对挠度曲率的影响,结果表明:挠度曲率突变与结构损伤位置存在对应关系,曲率突变幅度与结构损伤程度呈正相关关系;横桥向铰缝等薄弱部位错动比沿纵向分布的裂缝增长更容易进行识别;边板的损伤比中板更容易通过挠度曲率曲线直接识别。
【关键词】:空心板桥 试验研究 桥面形态 特征挠曲线 损伤识别
【学位授予单位】:重庆交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U446.1;U443.31
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-10
  • 第一章 绪论10-17
  • 1.1 研究背景10-13
  • 1.2 国内外研究现状13-15
  • 1.2.1 新型桥梁安全监测方法13-14
  • 1.2.2 结构损伤识别方法14-15
  • 1.3 本文的研究目标和内容15-17
  • 第二章 试验空心板桥设计、制作与测试方案17-43
  • 2.1 空心板模型桥设计17-23
  • 2.1.1 模型桥缩尺计算17-20
  • 2.1.2 空心板设计20-22
  • 2.1.3 铰缝设计22-23
  • 2.1.4 下部结构设计23
  • 2.2 空心板模型桥制作23-25
  • 2.2.1 模型桥材料23-24
  • 2.2.2 模型桥制作流程24-25
  • 2.3 特征试验荷载与可能的破坏模式25-34
  • 2.3.1 荷载横向分布系数25-29
  • 2.3.2 特征试验荷载29-33
  • 2.3.3 破坏模式33-34
  • 2.4 空心板模型桥加载方案34-38
  • 2.4.1 加载系统34-35
  • 2.4.2 空心板循环加载试验35-36
  • 2.4.3 受载空心板的破坏试验36-37
  • 2.4.4 铰缝损坏后空心板破坏试验37-38
  • 2.4.5 相邻空心板严重破损下空心板桥破坏试验38
  • 2.5 试验数据测试方案38-41
  • 2.5.1 应变测试方案39
  • 2.5.2 位移计测试方案39-40
  • 2.5.3 三维激光扫描方案40-41
  • 2.6 本章小结41-43
  • 第三章 空心板桥荷载-损伤-变形全过程试验研究43-75
  • 3.1 空心板循环加载试验43-55
  • 3.1.1 荷载横向分布系数实测43-45
  • 3.1.2 第一轮循环加载试验45-47
  • 3.1.3 第二轮循环加载试验47-49
  • 3.1.4 试验结果分析49-55
  • 3.2 受载空心板的破坏试验55-64
  • 3.2.1 试验前期概况55-57
  • 3.2.2 试验全过程描述57-59
  • 3.2.3 试验结果分析59-64
  • 3.3 铰缝损坏后空心板破坏试验64-70
  • 3.3.1 试验前期概况64-65
  • 3.3.2 试验全过程描述65-67
  • 3.3.3 试验结果分析67-70
  • 3.4 相邻空心板严重受损下空心板破坏试验70-73
  • 3.4.1 试验前期概况70-71
  • 3.4.2 试验全过程描述71
  • 3.4.3 试验结果分析71-73
  • 3.5 本章小结73-75
  • 第四章 桥面形态变化与结构损伤状况的分析75-93
  • 4.1“桥梁面相学”思想75-76
  • 4.2 桥面形态重建与损伤识别方法76-79
  • 4.2.1 桥面形态重建方法76-78
  • 4.2.2 结构损伤识别方法78-79
  • 4.3 边板N6桥面形态与损伤状况分析79-86
  • 4.3.1 桥面形态拟合结果79-81
  • 4.3.2 不同损伤程度下的挠度和挠度曲率变化81-83
  • 4.3.3 不同荷载工况下的挠度和挠度曲率变化83-86
  • 4.4 中板N4桥面形态与损伤状况分析86-92
  • 4.4.1 桥面形态拟合结果86-87
  • 4.4.2 不同损伤程度下的挠度和挠度曲率变化87-89
  • 4.4.3 不同荷载工况下的挠度和挠度曲率变化89-92
  • 4.5 本章小结92-93
  • 第五章 结论与展望93-95
  • 5.1 主要结论93
  • 5.2 有待进一步研究的问题93-95
  • 致谢95-96
  • 参考文献96-99
  • 在学期间发表的论著及取得的科研成果99

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