基于ICT技术的混凝土疲劳损伤分析研究

发布时间：2020-07-02 03:30

【摘要】：混凝土桥梁占我国桥梁总数的90%以上,普遍处于长期超载运营状态,存在发生疲劳破坏的安全隐患,是现阶段国内桥梁管养工作的重点。本文以混凝土材料为突破口,基于ICT技术展开对混凝土疲劳损伤的深入研究,从本质上探究混凝土疲劳机理。本文将混凝土疲劳试验、断裂理论、混凝土本构理论、数值计算理论相结合,分析混凝土细观结构与宏观疲劳性能之间的关联,所做研究工作及取得成果如下:首先,将ICT技术引入混凝土疲劳试验,观测内部疲劳裂纹的扩展状态,获取各项混凝土疲劳过程的宏观参数,处理数据后取得与前人研究较好吻合的成果,同时对各宏观试验结果进行深入分析,总结针对本试验数据的规律,并形成S-N曲线方程。其次,根据ICT技术获取混凝土疲劳过程图像,分析疲劳裂纹的扩展状态,提取疲劳过程新增的孔隙率作为反应疲劳裂纹总体分布的微观参数。结合断裂理论分析混凝土疲劳破坏机理,认为骨料与水泥砂浆界面是受力最不利的区域之一,更是最初微裂纹的萌发地,将会萌发、扩展成为疲劳主裂纹。再次,针对混凝土疲劳损伤本构模型中既有的损伤变量D进行了实测数据验证和分析后,利用与ICT技术相关的图像分析统计功能,基于对混凝土疲劳裂纹总体分布定量化描述方法,定义了能较好反映混凝土疲劳总体裂纹分布状况的损伤变量D。该定义能从裂纹总体分布上较好地显示混凝土受压疲劳过程中由疲劳造成损伤的发展演化规律。最后,对混凝土疲劳问题数值模拟方法进行了深入研究,通过ABAQUS中的CDP模型模拟试验工况,印证疲劳损伤效应累积趋势。结合ICT技术及相关软件,提出考虑初始缺陷的混凝土3D模型建模方法。结合ICT技术及图像处理技术,提出一套2D混凝土细观模型建模方法,按照实际情况加载后,获得模拟结果并与常规均质模型、实际试验情况对比,认为其基本符合实际情况,且模拟效果优于常规的均质混凝土模型。综上所述,本文基于ICT技术对混凝土疲劳损伤问题展开以上试验研究、理论推导、数值模拟,其成果将在基础理论层面上,对国内日趋严峻混凝土桥梁管养工作起到推动作用,具有重大的现实意义和经济价值。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.4;U444
【图文】：

规模分析,公路桥梁

1.1 研究背景及意义改革开放以来，为促进国民经济的快速发展，国家对基础设施建设的投资力度非常大，因此，我国桥梁事业的发展也逐渐进入了黄金时期，修建了数量众多各类桥梁。根据交通运输部的数据，到 2016 年中国已建成近 80 万座公路桥梁，数量居世界第一位。且修建的一大批桥梁具有世界级的影响力，21 世纪以来，我国不断地刷新世界桥梁建设的纪录，在世界上跨径最大的十大拱桥、梁桥、斜拉桥、悬索桥中，中国均占据了一半以上，并且许多桥梁在同类桥型中位列世界第一。同时，我国公路路网中进入维修期的在役桥梁日益增多，病害桥梁数量超过 10 万座。统计显示，自 2007 以来，发生垮塌桥的梁中，近六成为 1994年之后所建，桥龄还不到 20 年。在役桥梁的安全隐患不容忽视。中国已迅速步入桥梁重大管理养护时期[1]。

在役桥梁,公路桥梁,混凝土桥梁,实际意义

【参考文献】