基于压磁效应的钢筋混凝土梁疲劳相似性研究

摘要

受荷载和环境的影响，钢筋混凝土结构的损伤随着服役年限的增加而不断累积，结构性能不断劣化。重载损伤是造成桥梁结构疲劳破坏的重要原因之一。为研究重载情况下结构性能与疲劳之间的关系，本文展开了基于实际车辆荷载谱的重载疲劳试验。主要内容包括:阐述现有的疲劳累积损伤准则及损伤检测方法，并介绍压磁技术在该方面的应用现状;以磁信号作为技术指标，在METS理论的基础上建立METS理论的室内模拟实验思路;编制基于实测数据的室内等效疲劳荷载谱，研究重载疲劳下压磁信号的变化规律，以及以磁信号为指标的疲劳寿命预测;。
　　对实测车流量数据进行统计分析，选取最优样本，在此基础上计算出超载车辆的等效总重作为等效疲劳荷载谱的基础。建立实桥模型，分析其受力状况，以等效应力的方式进行荷载转换，将实际公路桥梁荷载谱转换为适用于室内加速实验的等效疲劳荷载谱。
　　在等效疲劳荷载谱的基础上选取合适的疲劳加载幅值，进行钢筋混凝土梁的等幅疲劳试验，分析磁信号在疲劳过程中的变化规律。试验结果表明，重载疲劳作用下的梁的裂缝发展决定了梁的破坏形式，裂缝的发展在一定程度上影响梁的疲劳寿命;剪跨段梁的磁信号会因为裂缝的发展而产生骤变，影响整体法向磁信号的分析;剪跨段纵筋和箍筋的磁信号具有相似的发展规律及波形，纵筋较箍筋更为明显;剪跨段磁信号幅值在经历初期的迅速上升后会趋于稳定。
　　在等效荷载谱梁的试验基础上分析磁信号变化规律对于寿命预测的可行性，预测结果显示磁信号的变化规律在一定程度上能够反应梁的剩余寿命，但在结果上仍然有一定误差，需要进一步的渗入研究。
　　本文研究成果可为METS理论应用于实际提供切实可行的思路，为钢筋混凝土结构寿命预测提供新的方法和依据。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 钢筋混凝土疲劳性能研究现状

1．2．2 疲劳荷载谱研究现状

1．2．3 基于压磁效应的无损检测研究现状

1．2．4 相似性理论研究现状

1．3 已有研究及不足

1．4 本文研究内容

参考文献

第二章 钢筋混凝土疲劳相似基础理论

2．1 引言

2．2 疲劳累计损伤准则及损伤检测方法

2．2．1 疲劳累积损伤准则

2．2．2 损伤检测方法

2．3 压磁效应应用于钢筋混凝土结构相似性研究的可行性

2．3．1 疲劳荷载作用下钢筋应力状态的压磁特征

2．4 基于METS理论的疲劳相似性研究思路

2．4．1 METS理论

2．4．2 METS理论的室内模拟

2．5 本章小结

参考文献

第三章 基于实测数据的室内等效疲劳荷载谱编制

3．1 引言

3．2 随机荷载谱采集

3．3 荷载谱最优样本选取

3．3．1 车流量

3．3．2 车辆总重

3．4 等效总重计算

3．5 相似性转换

3．5．1 实桥荷载效应分析

3．5．2 等效应力转换

3．6 小结

参考文献

第四章 基于压磁效应的钢筋混凝土重载疲劳损伤试验研究

4．1 引言

4．2 疲劳试验设计

4．2．1 试件设计

4．2．2 加载程序及量测内容

4．3 试验结果及分析

4．3．1 静载试验结果分析

4．3．2 疲劳试验结果分析

4．4 基于METS理论室内模拟试验的寿命预测

4．4．1 实验设计及性能参数选取

4．4．2 疲劳寿命预测

4．5 小结

参考文献

第五章 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 本文主要创新点

5．3 研究展望

作者简历