基于疲劳寿命的混凝土桥面板成本分析

• 作 者: 单东萌
• 出 处: 宁夏大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 钢筋混凝土板 冲切试验 疲劳试验 材料总成本 敏感性

近数十年来,桥梁建设数量的世界纪录不断被中国打破,中国的桥梁建设技术不断震撼世界。在中国,现代桥梁总数已达86万座,对于一个发展中国家,交通运输量将有一个较长期的、持续的增长过程,并且车辆荷载又是桥面板疲劳损伤的主要成因之一,但目前最大的问题是出现了只注重初期投入、不考虑今后维护的成本,只考虑业主成本、不考虑桥梁使用过程中社会成本的现象。造成了桥梁在建成不久后桥面板就出现了钢筋锈蚀、混凝土开裂等一系列需要再进行补救措施的情况,存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,这不符合以人为本的可持续发展观桥梁建设要求。所以桥梁结构全寿命设计理念越来越受到国内外关注,而桥面板作为经常承受车辆等疲劳荷载的一部分,应被格外关注。但目前桥梁寿命周期成本分析主要集中在桥梁整体,缺乏将结构构件作为独立评价单元研究,尤其是对受损较为严重的桥面板构件的研究。本文根据5块试件板的冲切和疲劳两种破坏形式所取试验数据,利用ABAQUS软件进行了 48块试件的冲切破坏数值模拟,对桥面板的疲劳寿命次数与材料总成本进行研究,得出主要结论如下:(1)介绍了 ABAQUS实体单元的建模过程,其中包括模拟参数的确定、创建部件、材料属性的定义、各试件分部的装配、相互作用的定义、荷载和边界条件的定义、单元类型的选择、网格的划分。首先对试验中的2块试件进行数值模拟,发现试验结果和模拟结果拟合度较高,再对48块不同参数的试件进行数值模拟,拟合了配筋率、混凝土抗压强度、板厚和冲切强度之间的关系计算公式,该公式拟合度较好,计算结果和模拟结果接近,冲切破坏强度随着3个参数的配比增高而增大。(2)计算出51块试件的材料总成本,其中3块为试验试件,48块为模拟试件。拟合了配筋率、混凝土抗压强度、板厚各设计参数用量和试件材料总成本之间的关系计算公式,发现试件材料总成本会随着各参数用量的增加而增大。对三个试件的设计参数进行了对于试件材料总成本的敏感性分析,得出板厚这一设计参数对于试件材料总成本的影响最大的结论。