简支变连续法加固混凝土梁桥疲劳试验研究

论文摘要

对已有损伤的混凝土简支梁桥采用简支变连续非预应力法实施加固,可有效提高结构体系的承载能力和正常使用性能。由于自重较大的原因,在我国钢筋混凝土公路桥梁设计规范中不考虑控制截面的疲劳验算。但对于后加固的连续梁体系,中支座截面仅承担二期恒载和活荷载所产生的负弯矩作用,且活荷载效应远大于二期恒载,中支座截面极易因疲劳而产生破坏。本文以辽宁省交通厅重点科研项目（200514）为研究背景,对简支变连续法加固的混凝土梁进行一系列疲劳试验研究:（1）通过倒置加载方式,对7根钢纤维自应力混凝土叠合梁进行负弯曲疲劳试验研究。建立了叠合层内钢筋的疲劳方程,提出了钢纤维自应力混凝土叠合梁的疲劳验算方法。试验结果表明,钢纤维自应力混凝土对叠合梁的裂缝宽度和刚度损失有较强的限制作用,疲劳循环达到200万次时,能够满足结构的耐久性能和正常使用性能要求。（2）分别以界面构造钢筋配筋率为0、0.082%和0.164%作参量,对负弯矩作用下的叠合梁进行疲劳性能试验研究。试验结果表明,构造钢筋可使钢纤维自应力混凝土叠合层与老混凝土梁协同工作,并可使钢纤维自应力混凝土充分发挥抗裂性能,从而降低结构面层裂缝的开展,提高结构负弯矩区的正常使用性能和耐久性能。（3）采用3种混凝土分别对已有损伤的简支梁进行加固,通过疲劳试验,研究不同种类混凝土加固的两跨连续梁疲劳性能。试验结果表明,用钢纤维自应力混凝土加固的连续梁,可使钢筋应力幅、中支座截面曲率及裂缝宽度等得到有效降低。与普通混凝土加固梁相比,经10万次疲劳循环,负弯矩区最大裂缝宽度约降低25.0%～32.0%。（4）以湿接缝接头界面的横向构造钢筋配筋率为参量,研究湿接缝接头界面的疲劳性能。试验结果表明,横向构造钢筋可提高湿接缝接头的疲劳抗剪和抗裂性能,并可间接提高中支座及跨中钢筋的疲劳抗弯性能,同时降低结构的整体刚度损失。建议工程中提高湿接缝接头界面的横向构造钢筋含量,其值不宜小于0.003bh1。（5）对钢纤维自应力混凝土加固的两跨连续梁进行疲劳试验,通过与简支阶段无损伤的连续梁进行对比,分析简支变连续法加固的连续梁的疲劳性能。试验结果表明,简支阶段有损伤和无损伤的两种连续梁经1000次疲劳循环后,跨中和中支座钢筋应力幅、跨中截面刚度损失等方面均表现出了较好的一致性。中支座和跨中截面疲劳验算结果表明,用钢纤维自应力混凝土加固的连续梁,中支座截面抗弯刚度显著高于跨中截面,跨中截面内力可向中支座调整,从而提高结构体系的承载能力和抗疲劳性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 混凝土桥梁上部结构的加固方法
• 1.2.1 加大截面加固法
• 1.2.2 粘贴钢板加固法
• 1.2.3 粘贴纤维布加固法
• 1.2.4 预应力加固法
• 1.2.5 改变结构体系加固法
• 1.3 混凝土梁桥上部结构体系转换的研究现状
• 1.3.1 先简支后连续结构体系特点
• 1.3.2 先简支后连续体系在国外研究现状
• 1.3.3 先简支后连续体系在国内研究现状
• 1.3.4 简支变连续法在混凝土梁桥加固中的研究现状
• 1.4 钢纤维自应力混凝土的研究现状
• 1.4.1 自应力混凝土的研究和发展
• 1.4.2 钢纤维混凝土的研究与应用现状
• 1.4.3 钢纤维自应力混凝土的研究现状
• 1.5 新老混凝土结合性能的研究及应用现状
• 1.5.1 新老混凝土结合性能研究现状
• 1.5.2 叠合梁中新老混凝土结合性能的研究现状
• 1.6 钢筋混凝土梁的疲劳损伤性能研究现状
• 1.6.1 材料的疲劳性能研究现状
• 1.6.2 普通钢筋混凝土受弯构件疲劳性能研究现状
• 1.6.3 加固后的混凝土梁疲劳损伤研究现状
• 1.7 存在的问题及本文主要研究内容
• 1.7.1 存在的问题
• 1.7.2 本文主要研究内容
• 2 构造钢筋影响下新老混凝土界面结合性能试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 界面抗剪性能试验研究
• 2.2.1 试验设计及方法
• 2.2.2 试验结果及分析
• 2.3 界面劈裂抗拉性能试验研究
• 2.3.1 试验设计及方法
• 2.3.2 试验结果及分析
• 2.4 本章小结
• 3 疲劳试验研究概况
• 3.1 引言
• 3.2 试验设计
• 3.2.1 T形叠合梁试验设计
• 3.2.2 两跨T形连续梁试验设计
• 3.3 试验材料
• 3.3.1 混凝土
• 3.3.2 钢筋
• 3.4 试件制作
• 3.5 测点布置
• 3.5.1 应变片布置
• 3.5.2 位移量测布置
• 3.5.3 超声波探测点布置
• 3.6 试验系统介绍
• 3.7 试验加载制度
• 3.7.1 静力加载
• 3.7.2 疲劳加载
• 4 钢纤维自应力混凝土叠合梁负弯曲疲劳性能试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验概况
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 静力试验
• 4.3.2 疲劳试验结果与分析
• 4.4 关于疲劳验算方法的讨论
• 4.5 本章小结
• 5 界面构造钢筋影响下叠合梁疲劳性能试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验概况
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 静力试验
• 5.3.2 疲劳试验结果与分析
• 5.4 本章小结
• 6 钢纤维自应力混凝土加固简支变连续梁疲劳试验研究
• 6.1 引言
• 6.2 试验概况
• 6.3 试验结果与分析
• 6.3.1 静力试验
• 6.3.2 疲劳试验结果与分析
• 6.4 本章小结
• 7 简支变连续梁湿接缝接头疲劳试验研究
• 7.1 引言
• 7.2 试验概况
• 7.3 试验结果与分析
• 7.3.1 静力试验
• 7.3.2 湿接缝接头应力分析
• 7.3.3 疲劳试验结果与分析
• 7.4 本章小结
• 8 简支变连续法加固损伤简支梁疲劳试验研究
• 8.1 引言
• 8.2 试验概况
• 8.3 试验结果与分析
• 8.3.1 静力试验
• 8.3.2 疲劳试验结果与分析
• 8.4 两跨连续梁的疲劳验算与分析
• 8.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 作者简介