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受损钢筋混凝土梁式桥承载力计算方法研究

马继成  
【摘要】: 随着我国公路交通事业的飞速发展,桥梁的数量不断增加。但由于近年来车流量持续上升,桥梁承受的负荷越来越重,一些桥梁呈现出各种不同程度的病害。我国公路桥梁的形式多样,以钢筋混凝土梁式桥居多,恰恰也是病害存在最为普遍的一种桥梁形式。梁式桥的主要承力构件是上部钢筋混凝土梁,病害的存在使得桥梁承载能力降低、使用性能下降,给公路桥梁的使用带来了安全隐患。为了不影响桥梁的正常运行,必须对在役病害钢筋混凝土梁式桥的承载能力进行正确评价,从而作出相应的有效处理措施。目前关于病害钢筋混凝土梁承载力的计算并没有统一的方法,只是根据破坏程度按个人经验进行折减和粗略估算,计算精度很差。 为了能够提出更为有效合理的计算方法,本文依托浙江省交通厅科技项目《混凝土桥梁损伤与承载性能关系研究》(课题编号Y-030201),分析钢筋混凝土梁存在的各种病害及其影响,研究考虑混凝土破损和钢筋锈蚀病害因素的钢筋混凝土梁的承载力求解方法。本文的研究工作有主要如下几项: 1、根据现有钢筋混凝土梁桥的病害情况,对钢筋混凝土梁存在的主要病害类型进行归纳整理,分析各种典型病害的形成机理和对构件的影响特征。 2、分析求解钢筋混凝土梁承载能力的几种方法以及组成钢筋混凝土结构两种材料的力学特性,深入探讨钢筋的本构关系模型和强化准则、混凝土的本构关系模型和破坏准则理论、钢筋与混凝土之间的粘结滑移力学原理。 3、论述有限元分析钢筋混凝土梁承载力的方法,探讨现有的三种有限元模型,选择适用于模拟钢筋锈蚀和混凝土破损的一种模型,分析混凝土破损和钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁承载力的影响,提出两种病害合理准确的的有限元模拟方法。 4、选择存在混凝土破损和钢筋锈蚀的钢筋混凝土梁进行极限承载力试验,测定加载过程中的控制截面的应力和变形,以及最终承载力。结合实际构件情况,考虑混凝土破损和钢筋锈蚀对材料力学性能和构件受力性能的影响,利用前述有限元模拟方法建立病害承载力分析模型,计算分析其承载力。对照分析有限元计算结果和试验实测结果,验证有限元方法的合理性和准确性。


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