重载铁路桥梁疲劳变形和裂缝扩展规律研究

摘要

按照“动静结合,以静制动”的试验方法,通过6片1/6缩尺模型梁疲劳试验,研究重载铁路桥梁疲劳变形和裂缝扩展规律.研究表明:重载铁路预应力混凝土桥梁疲劳开裂后的跨中挠度和裂缝扩展基本符合快速增长、稳定发展和急剧变化的“三阶段”发展规律；重载铁路预应力混凝土桥梁疲劳开裂后的跨中挠度可以按残余挠度和瞬时挠度进行计算；疲劳开裂后的裂缝不仅包括纯弯段内的正截面裂缝,还包括剪跨区内的弯剪斜裂缝和腹剪斜裂纹,前者主要出现在疲劳稳态阶段,后者主要出现在疲劳破坏阶段.根据试验结果,提出“损伤梁单元模型”和“经验公式拟合”两种跨中挠度计算方法,结果表明在疲劳稳态过程中,跨中挠度的放大系数在20％～30％左右,临近疲劳破坏时在80％ ～ 100％左右.此外,利用统计方法提出一个用疲劳循环次数比表征的增大系数,以此来考虑循环次数和疲劳寿命的影响,进而描述疲劳裂缝发展的“三阶段”规律,计算结果表明混合配筋合适的预应力混凝土梁发生梁底普通钢筋疲劳断裂破坏时,对应纯弯段最大主裂缝宽度约在0.50 ～0.55mm左右,该方法可以满足工程上的精度要求.