【摘 要】
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中小型桥梁在桥梁总数中所占比重较大,梁桥是中小型桥梁中重要组成部分,而铰缝损害又是这类桥梁发生破坏的重要原因。本文在查阅大量新旧混凝土结合面、铰缝结合面现有研究的基础上,结合承载能力极限状态下室内模型试验与现场数据采集,建立了有限元分析模型,开展了空心板梁铰缝设置门型钢筋破坏机理及性能研究,主要研究内容有以下几个部分:(1)制作模板,在室内浇筑8个铰缝模型,采用支座跨中加载模式开展破坏性试验。破坏
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中小型桥梁在桥梁总数中所占比重较大,梁桥是中小型桥梁中重要组成部分,而铰缝损害又是这类桥梁发生破坏的重要原因。本文在查阅大量新旧混凝土结合面、铰缝结合面现有研究的基础上,结合承载能力极限状态下室内模型试验与现场数据采集,建立了有限元分析模型,开展了空心板梁铰缝设置门型钢筋破坏机理及性能研究,主要研究内容有以下几个部分:(1)制作模板,在室内浇筑8个铰缝模型,采用支座跨中加载模式开展破坏性试验。破坏性试验样本考虑混凝土强度、顶部抗剪钢筋、底部门型钢筋影响。试验过程中全过程采集铰缝底部的横向张开和竖向错位变形。对铰缝模型的破坏状态进行了描述,破坏性试验结果显示:铰缝的破坏为底部张开后,无明显破坏征兆的脆性破坏。试验结果同时显示:离加载位置较近的内侧铰缝更易破坏,并对该破坏现象开展了理论分析,揭示了铰缝的损伤破坏机理。(2)考虑铰缝顶部抗剪钢筋和底部门型钢筋,推导出极限状态下铰缝抗剪承载力计算公式,将本文提出模型的计算结果与GB50010-2002、ACI318-08、AASHTO、CSA A23.3-04规范、已有文献公式进行对比分析,分析结果表明:本文提出模型的计算值和试验测试值较为吻合。(3)考虑铰缝界面粘结单元,建立破坏性试验样本的精细化数值有限元模型,对比分析了有限元变形计算结果和试验测试结果,验证了数值模型的准确性。进一步对比了试验样本和数值模型的破坏状态,同时揭示沿铰缝不同高度位置的滑移值和剪应力值的分布特征。研究结果认为:铰缝顶部的剪应力较其余位置要大。(4)依托江苏新杨高速两座8m板梁桥,在板梁铰缝部位设置竖向和横向高精度位移计,采样频率500Hz,在高速公路车辆通行状态下,连续采集72小时,对测试数据进行数理统计,采用非参数假设检验方法,获得了样本的概率分布函数。基于概率分布统计特征值判别铰缝的服役安全性能。测试结果表明:车辆活载作用下,铰缝竖向变形并不显著。横向张开值较为明显,实际工程中建议采用铰缝底部横向张开量对铰缝安全状态进行评估。(5)建立了空间有限元精细化数值模型,基于数值模拟参数化分析结果,建立了铰缝部位等效弹性模量和铰缝底部张开值的关系,为板梁桥铰缝位置的安全评估提供了理论支撑。进一步,考虑了在车辆活载作用下,梁高和跨径对铰缝的受力性能分析,提出了正常使用阶段铰缝使用限值的预测方法。
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