城市轨道交通荷载作用下的U型梁疲劳损伤性能试验研究

论文摘要

随着城市轨道交通系统在我国的推广和应用,轨道高架桥梁结构作为主要的结构形式之一也呈现出多样化的发展。U型梁作为一种新型的梁桥结构,具有安全、经济、美观以及防噪的优点,正逐步代替原有的结构形式,成为轨道交通特别是城市轨道交通高架系统的主要结构形式。近年来,国内对U型梁的性能进行了初步的研究。其研究方向主要针对于U型梁的结构特点、静载下的抗弯、抗扭及抗裂等性能,但是对于U型梁动力及疲劳性能等方面的研究稍有欠缺。因此,本文结合重庆轨道交通一号线工程30m预应力混凝土U型简支梁疲劳试验研究的内容,对全预应力混凝土U型梁在城市轨道交通荷载下的疲劳损伤性能进行了初步的研究。试验针对结构的疲劳损伤性能对试验梁进行了600万次的重复荷载试验,加载系统模拟运营列车的轮对位置,对经历一定荷载循环次数后在相同静载作用下结构的空间位移、混凝土和钢筋的应变以及裂缝的开展情况进行了测试。600万次疲劳试验结束后,还对试验梁进行抗弯、抗裂及和极限承载力的静载试验,并与未疲劳梁的抗弯、抗裂和极限承载力进行了对比。试验研究结果表明,全预应力混凝土U型梁具有很好的抗疲劳性能,在600万次重复荷载作用后,梁体并未出现纵向受力裂缝。其挠度、混凝土和钢筋的纵横向应变以及纵向裂缝都随重复荷载作用次数的增多而增加,且它们在初始阶段增长的较快,后期逐渐趋于平稳,其发展变化规律和混凝土在弯曲重复荷载作用下的S-N曲线基本类似。经历了600万次循环荷载后,构件的抗弯、抗裂和极限承载力相对未疲劳梁的有所衰减,但仍能满足其使用和设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 U型梁国内外研究现状
• 1.3 钢筋混凝土受弯构件疲劳性能国内外研究现状
• 1.4 本文的选题背景、主要研究内容及研究意义
• 第2章 疲劳荷载谱
• 2.1 疲劳荷载谱及制定方法
• 2.1.1 疲劳荷载及分类
• 2.1.2 荷载谱及其编制方法
• 2.1.3 铁路桥梁列车标准荷载谱的制定
• 2.2 试验梁所属工程段轨道交通荷载谱编制
• 2.2.1 客流量预测
• 2.2.2 典型列车理论模型
• 2.2.3 列车运营计划
• 2.2.4 试验梁工程段列车荷载谱
• 2.2.5 等效等幅试验荷载谱的计算研究
• 第3章 试验概况
• 3.1 试验梁简介
• 3.2 疲劳试验加载程序及测试内容
• 3.2.1 试验加载设计
• 3.2.2 加载程序及测试内容
• 3.2.3 试验荷载
• 3.2.4 疲劳试验梁测点布置
• 3.3 测试仪器
• 3.4 材料参数
• 3.4.1 混凝土
• 3.4.2 预应力钢筋
• 3.4.3 普通钢筋
• 第4章 U型梁疲劳试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 U型梁疲劳试验测试结果及分析
• 4.2.1 挠度测试结果
• 4.2.2 纵向应变测试结果
• 4.2.3 横向应变测试结果
• 4.2.4 裂缝检测结果
• 4.2.5 U型梁疲劳试验结果分析
• 4.3 疲劳作用对构件使用性能影响试验结果及分析
• 4.3.1 静载试验梁使用性能及极限性能试验结果
• 4.3.2 疲劳试验梁使用性能及极限性能试验结果
• 4.3.3 两试验梁静载试验对比
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献