装配式预应力混凝土简支T梁桥疲劳可靠性分析

摘要

装配式预应力混凝土简支T梁桥在我国公路桥梁中广泛应用，随着车辆活载与交通量的增加，结合环境的作用，使得在役预应力混凝土桥梁疲劳损伤加剧。为研究预应力混凝土桥梁的疲劳性能及其时变可靠度，本文主要工作为:
　　(1)结合预应力混凝土梁桥的特点，探讨了疲劳可靠性分析模型及其计算方法，给出了预应力混凝土梁桥疲劳时变可靠性分析框架。
　　(2)讨论了国内外主要规范中的车辆疲劳荷载模型对混凝土桥梁的适用性，给出了基于灰色GM(1，1)预测方法的交通量增长预测模型，并以南京长江二桥实测车流量为例，建立了典型车型的总重与轴重的概率密度函数以及未来交通量增长预测模型。
　　(3)探讨混凝土碳化、氯离子侵入的作用机理及其数学模型，以截面内材料的面积减损过程为研究基础，进行预应力混凝土梁桥时变性能的研究，提出了考虑环境作用后的混凝土梁桥疲劳损伤分析过程。
　　(4)选取某装配式预应力混凝土简支T梁桥，给定结构参数、荷载参数以及环境参数，计算环境作用下退化关键时刻，考虑混凝土与钢筋截面减损过程，研究其在反复荷载作用下的疲劳性能。在此基础上，给定结构参数与环境参数变化的概率分布模型，考虑实际疲劳荷载的概率分布，采用Monte Carlo抽样法进行该桥的疲劳时变可靠度分析，可为混凝土桥梁疲劳可靠性评估提供参考。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 预应力混凝土梁的疲劳研究现状

1．2．2 疲劳可靠度研究现状

1．2．3 车辆疲劳荷载研究现状

1．2．4 预应力混凝土梁的耐久性研究现状

1．3 存在的问题

1．4 本文研究内容

第2章 预应力混凝土梁桥疲劳损伤的可靠度分析方法

2．1 预应力混凝土梁的疲劳应力计算方法

2．1．1 正截面疲劳应力计算方法

2．1．2 斜截面疲劳应力计算方法

2．1．3 疲劳应力

2．1．4 基于雨流计数法的疲劳应力统计分析

2．2 疲劳损伤累积模型

2．2．1 损伤变量

2．2．2 混凝土疲劳累积损伤模型

2．2．3 钢筋疲劳累积损伤模型

2．3 疲劳可靠性分析理论

2．3．1 结构可靠度基本概念

2．3．2 疲劳可靠性分析模型

2．3．3 疲劳可靠性分析方法

2．4 预应力混凝土梁桥的疲劳时变可靠性分析框架

2．4．1 时变可靠性分析随机参数

2．4．2 时变可靠性分析框架

2．5 本章小结

第3章 疲劳荷载模型及交通量增长预测模型

3．1 国内外规范中疲劳荷载模型对比

3．1．1 欧洲Eurocode疲劳荷载模型

3．1．2 美国AASHTO疲劳荷载模型

3．1．3 我国《公路桥涵设计通用规范》疲劳荷载模型

3．2 基于实际交通量统计的车辆疲劳荷载模型建立方法

3．2．1 车辆疲劳荷载谱的建立

3．2．2 基于实测数据的疲劳荷载谱

3．2．3 各类车型总重分布规律

3．2．4 各类车型轴重分布规律

3．3 交通量增长预测模型

3．3．1 灰色GM(1，1)预测方法

3．3．2 基于实测数据的未来交通量预测

3．4 本章小结

第4章 考虑环境作用的混凝土梁桥时变性能退化的疲劳损伤分析方法

4．1 材料性能劣化机理及模型

4．1．1 混凝土碳化机理

4．1．2 氯离子侵入机理

4．1．3 混凝土内的钢筋锈蚀机理

4．1．4 混凝土碳化引起的钢筋锈蚀过程

4．1．5 氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀过程

4．2 桥梁结构受力时变性分析方法

4．2．1 混凝土截面损伤退化分析

4．2．2 普通钢筋受力性能退化分析

4．2．3 预应力钢筋受力性能退化分析

4．2．4 预应力混凝土桥梁结构受力性能退化分析

4．3 基于材料时变劣化的疲劳损伤分析过程

4．4 本章小结

第5章 装配式预应力混凝土T梁桥的疲劳可靠性分析

5．1 装配式预应力混凝土T梁结构分析模型

5．1．1 结构基本信息

5．1．2 环境基本信息

5．2 预应力混凝土简支T梁桥疲劳性能分析

5．2．1 环境作用下桥梁退化过程

5．2．2 疲劳荷载作用下的疲劳损伤分析

5．3 预应力混凝土简支T梁桥疲劳时变可靠性分析

5．3．1 环境作用下桥梁退化时变可靠性分析

5．3．2 疲劳荷载作用下的疲劳损伤时变可靠性分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文的工作

6．2 结论与建议

6．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢