板梁桥铰缝的界面非线性接触分析及损伤研究

发布时间：2020-10-10 10:08

　　据资料显示,截至目前我国公路桥梁数量总计达到80.5万多座,其中江苏省公路桥梁数量位列各省市第一位,共计7.1万多座。在全国桥梁跨径占比中,中小跨径桥梁数量达到90%以上,在交通运输系统中起着至关重要的作用。中小跨径桥梁中以装配式混凝土板梁桥为主,铰缝病害是该类梁桥的主要病害之一。一旦铰缝性能下降,桥梁上部结构的整体性将急剧下降,严重时将导致梁板出现“单板受力”的现象,它将直接影响到结构使用寿命与使用安全。因此,对板梁桥铰缝性能状态及铰缝病害做系统的研究有其必要性。本研究对京沪高速公路江苏“沂淮江”段板梁桥近几年的铰缝病害进行了统计,从时间和空间两个维度对铰缝病害进行了分析;采用ABAQUS有限元软件分别对梁板和铰缝进行了弹塑性数值模拟,分析了单梁与梁铰体系的破坏模式及破坏特征。在此基础上,对铰缝新旧混凝土非线性接触进行了参数分析,研究了在拉剪复合状态、拉压剪复合状态下铰缝的变形特点,并对铰缝损伤状态进行了初步的划分;最后,在不中断交通的前提条件下,对特定高速公路桥梁的铰缝进行了现场测试,为铰缝性能的快速检测提供参考。本研究表明:从病害孔数和处数占比角度而言,20m跨径的桥梁出现白化(析白)铰缝病害的概率更大,析白和白化是铰缝出现最频繁的病害,京沪高速江苏“沂淮江”段板梁桥铰缝尚未发展至渗水和脱浆的程度,铰缝病害往往从两端支座位置向跨中发展,而边角缝更易出现病害。在静力荷载逐渐增大的过程中,铰缝的破坏从跨中底部开始,相邻铰缝开裂后,裂缝在跨中位置成对出现。随着荷载的进一步增加,裂缝呈现对称状态向梁的两端发展,并在发展至距两端1/3处时,铺装层上表面以及铰缝与铺装层连接处开始开裂,随着裂缝的不断发展,最终形成了“单板受力”现象。界面参数分析表明,在拉剪复合状态与拉压剪复合状态下界面法向粘结强度、切向粘结强度、峰值应力对应的滑移量以及粘结滑移刚度对铰缝破坏过程的影响不明显。通过对铰缝病害较严重的典型桥梁进行现场测试,发现该桥梁的铰缝尚处于完好或轻微损伤状态。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U446
【部分图文】：

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纪７０年代以后，我国各地修建了一大批板梁桥。因此，板梁桥在所有桥梁类型中比重逡逑较大。以京沪高速公路江苏“沂淮江”段为例，其长约２６１．５公里，沿线桥梁２６７座，均逡逑为混凝土桥梁，其中板梁桥约占总桥梁数量的７０．８％，如下表１．１和图１．１。逡逑表１．１京沪氋速沂淮江段桥梁结构形式统计表逡逑序号逦结构形式截面形式逦材料逦相应桥梁数童／座逡逑１逦简支梁逦空心板逦预应力混凝土逦１８９逡逑２逦简支梁逦Ｔ形逦预应力混凝土逦１逡逑３逦连续刚构逦宽幅空心板逦预应力混凝土逦７逡逑４逦连续刚构逦箱形梁逦预应力混凝土逦５逡逑５逦连续刚构逦变截面箱梁逦预应力混凝土逦３逡逑６逦连续梁逦组合截面逦预应力混凝土逦２６逡逑

水侵蚀,纵向裂缝,铰缝,铺装层