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节段预制胶拼技术在国内外桥梁领域已有较多的应用,但是相关理论研究工作主要集中于静力受剪、受弯力学性能研究。对于此类结构在循环荷载作用下的裂缝开展模式、胶缝工作状态以及疲劳破坏形态等还存在一定的不确定性,本文针对节段预制胶拼结构的疲劳性能展开研究,主要内容及结论如下:
(1)设计制作了3片节段预制胶拼梁,并进行体内预应力张拉,进行了2片试验梁的静载试验,1片试验梁的疲劳试验,并进行了PSB785精轧螺纹钢筋材性试验。试验结果表明,静载破坏类型为剪压破坏;循环荷载作用下由于预应力筋率先疲劳断裂导致试验梁受弯脆性破坏。两者裂缝出现位置及顺序大致相同,胶缝本身及胶缝与混凝土之间的粘结均未出现破坏,表现出了较好的整体性及疲劳性能。
(2)分析了循环荷载作用下,试验梁固有频率、跨中应变、斜截面应变、跨中梁顶压应变、挠度以及最大裂缝宽度随循环次数的变化规律,研究了残余应变及残余变形的发展规律,发现各参数在循环加载初期有较明显的变化,循环过程中稳步变化。
(3)计算了混凝土周期徐变并对各材料进行疲劳验算,给出适用于节段预制胶拼结构的理论公式修正建议。
(4)建立了试验梁ABAQUS有限元模型,验证了模型可靠性,利用疲劳损伤全过程简化计算方法,对疲劳试验梁的受力过程进行模拟,分析了荷载一挠度关系、主拉应力、主塑性应变以及钢筋及混凝土应变等主要计算结果,与试验结果较吻合。
(5)通过数值模型研究了胶缝粘结不均匀以及预应力水平对试验梁疲劳性能的影响。在相同循环次数下,胶缝粘结不均匀在不同程度上引起了结构抗疲劳性能的衰减。适度增大预应力水平,将有利于避免疲劳裂缝的开展及延伸。
(6)基于试验及有限元分析结果,对节段预制胶拼结构的设计及施工提出了一些参考建议。
(1)设计制作了3片节段预制胶拼梁,并进行体内预应力张拉,进行了2片试验梁的静载试验,1片试验梁的疲劳试验,并进行了PSB785精轧螺纹钢筋材性试验。试验结果表明,静载破坏类型为剪压破坏;循环荷载作用下由于预应力筋率先疲劳断裂导致试验梁受弯脆性破坏。两者裂缝出现位置及顺序大致相同,胶缝本身及胶缝与混凝土之间的粘结均未出现破坏,表现出了较好的整体性及疲劳性能。
(2)分析了循环荷载作用下,试验梁固有频率、跨中应变、斜截面应变、跨中梁顶压应变、挠度以及最大裂缝宽度随循环次数的变化规律,研究了残余应变及残余变形的发展规律,发现各参数在循环加载初期有较明显的变化,循环过程中稳步变化。
(3)计算了混凝土周期徐变并对各材料进行疲劳验算,给出适用于节段预制胶拼结构的理论公式修正建议。
(4)建立了试验梁ABAQUS有限元模型,验证了模型可靠性,利用疲劳损伤全过程简化计算方法,对疲劳试验梁的受力过程进行模拟,分析了荷载一挠度关系、主拉应力、主塑性应变以及钢筋及混凝土应变等主要计算结果,与试验结果较吻合。
(5)通过数值模型研究了胶缝粘结不均匀以及预应力水平对试验梁疲劳性能的影响。在相同循环次数下,胶缝粘结不均匀在不同程度上引起了结构抗疲劳性能的衰减。适度增大预应力水平,将有利于避免疲劳裂缝的开展及延伸。
(6)基于试验及有限元分析结果,对节段预制胶拼结构的设计及施工提出了一些参考建议。