基于裂缝外观检测的钢混简支梁桥状态评定方法研究

论文摘要

本文提出了一种新型的桥梁状态评定方法——基于裂缝外观检测的简支梁桥状态评定方法,并对该种方法进行了研究,建立了桥梁桥梁静载状态下裂缝外观检测统计参数与桥梁状态(主要是刚度)的定量关系,从而达到了对桥梁进行状态评定的目的。本文的具体研究内容和结论有以下几个方面:1.通过钢筋混凝土梁损伤及刚度退化理论分析和论证用裂缝表征钢筋混凝土梁结构使用状态的可行性,并提取出裂缝开展对刚度退化的影响参数——受拉钢筋应变不均匀系数?。2.在理论分析的基础上,选取出了表征裂缝的统计参数——裂缝平均开展高度hc r和裂缝平均间距lc r。3.运用ANSYS有限元软件,模拟和分析在不同裂缝开展情况下刚度退化的情况,并在此基础上分析裂缝统计参数与刚度退化之间的关系,最终建立刚度修正公式。4.以T形梁试验为背景,利用试验数据,分析和校验刚度修正公式在单梁情况下使用的准确性和可行性。5.以实际工程为依托,对一座钢筋混凝土梁桥进行外观检测和静载试验,并通过两组数据间的比较和对实桥状态的评定,分析和校验了刚度修正公式在实际工程中的准确性和适用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁评估的意义和目的
• 1.2 桥梁评估的主要内容
• 1.3 桥梁评估的方法
• 1.3.1 基于外观调查法
• 1.3.2 基于设计规范的方法
• 1.3.3 荷载试验法
• 1.3.4 专家经验评定法
• 1.3.5 层次分析法
• 1.3.6 基于结构可靠性理论的方法
• 1.3.7 有限元模拟方法
• 1.3.8 模糊综合评定法
• 1.3.9 模糊神经网络法
• 1.3.10 灰色关联度评价法
• 1.3.11 特尔斐专家评估法
• 1.3.12 基于损伤力学和疲劳断裂的方法
• 1.3.13 动力评估方法
• 1.3.14 国外桥梁评估方法的研究现状及发展趋势
• 1.4 本文的研究意义与主要内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 主要内容
• 第二章 钢筋混凝土结构病害分析及刚度退化理论
• 2.1 钢筋混凝土结构常见病害及形成原因分析
• 2.1.1 混凝土的裂缝
• 2.1.2 混凝土的腐蚀
• 2.1.3 钢筋的锈蚀
• 2.2 钢筋混凝土受弯构件截面刚度理论
• 2.2.1 截面弯曲刚度的概念及定义
• 2.2.2 截面刚度的计算理论
• 2.3 结构病害对截面刚度的影响
• 2.3.1 混凝土裂缝对刚度退化的影响
• 2.3.2 钢筋锈蚀对刚度退化的影响
• 2.3.3 混凝土的腐蚀对刚度退化的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 裂缝统计参数对刚度退化影响分析
• 3.1 ANSYS 有限元分析基本理论
• 3.1.1 ANSYS 软件基本介绍
• 3.1.2 钢筋混凝土有限元模型
• 3.1.3 混凝土裂缝模型
• 3.2 钢筋混凝土梁模型分析
• 3.2.1 材料本构关系选取
• 3.2.2 模型几何参数及材料参数确定
• 3.2.3 裂缝参数选择
• 3.2.4 钢筋混凝土梁ANSYS 模型
• 3.3 有限元数据分析及刚度公式修正
• 3.3.1 钢筋应力不均匀系数φ值计算
• 3.3.2 裂缝平均开展高度与φ的关系
• 3.3.3 裂缝平均间距与φ的关系
• 3.3.4 二维公式拟合及刚度公式修正
• 3.4 本章小结
• 第四章 钢筋混凝土梁试验分析及刚度修正公式验证
• 4.1 试验介绍
• 4.1.1 试验目的和意义
• 4.1.2 试验梁材料及几何参数
• 4.1.3 试验内容及试验安排
• 4.2 试验全过程及试验结果分析
• 4.2.1 试验全过程及破坏形态
• 4.2.2 静载测试结果分析
• 4.2.3 外观检测结果分析
• 4.2.4 修正公式验证
• 4.3 本章小结
• 第五章 钢筋混凝土梁桥实例分析
• 5.1 引言
• 5.2 静载试验
• 5.2.1 工程概况
• 5.2.2 试验方案
• 5.3 外观检测
• 5.3.1 裂缝外观检测
• 5.3.2 主梁修正刚度计算
• 5.4 有限元建模及结果分析
• 5.4.1 实桥梁壳模型建立
• 5.4.2 结果分析
• 5.4.3 桥梁状态评定
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文