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

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。