钢筋混凝土梁桥疲劳性能评估

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 混凝土损伤力学的研究进展

1.3 混凝土细观损伤力学研究现状

1.3.1 细观损伤理论研究方法

1.3.2 混凝土细观损伤模型

1.3.3 混凝土细观损伤研究在结构应用中存在的问题

1.4 混凝土材料层次的累积损伤理论研究现状

1.4.1 混凝土疲劳损伤物理机理

1.4.2 混凝土应力——应变包络损伤原理

1.4.3 混凝土疲劳的累积损伤理论

1.5 混凝土构件疲劳损伤后性能评估

1.5.1 混凝土疲劳损伤评估

1.5.2 混凝土梁疲劳损伤后承载性能评估

1.5.3 混凝土梁动力参数评估方法

1.6 钢筋混凝土构件地震损伤评估方法

1.6.1 钢筋混凝土构件地震损伤评估模型

1.6.2 钢筋混凝土构件地震损伤评估中存在的问题

1.7 本书主要内容

参考文献

第2章 钢筋混凝土梁常幅疲劳性能试验研究

2.1 引言

2.2 试验概况

2.2.1 试件设计

2.2.2 试验方法

2.2.3 钢筋混凝土梁试验结果

2.3 钢筋混凝土梁的静载试验分析

2.3.1 关于平均裂缝间距lm计算的建议

2.3.2 钢筋混凝土梁裂缝宽度计算

2.4 钢筋混凝土梁疲劳试验分析

2.4.1 正截面疲劳性能

2.4.2 混凝土弯曲受压的变形模量EW和疲劳变形模量ENW

2.4.3 疲劳荷载作用下的裂缝宽度和挠度发展规律

2.5 基于试验统计的钢筋混凝土梁变形性能计算方法

2.5.1 疲劳荷载作用下裂缝宽度的计算

2.5.2 基于换算截面的疲劳刚度计算

2.6 受弯试件正截面压区混凝土及受拉钢筋的应力计算

2.7 基于解析刚度法的钢筋混凝土梁疲劳刚度分析

2.7.1 循环次数——挠度（N-f）曲线

2.7.2 疲劳刚度计算

2.8 梁内受拉钢筋的疲劳强度分析

2.9 结论

参考文献

第3章 超载作用下钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

3.1 引言

3.2 试验设计

3.2.1 试件设计

3.2.2 加载方式

3.2.3 测点布置

3.3 承载性能试验结果及分析

3.3.1 超载对挠度的影响分析

3.3.2 超载对裂缝特征的影响

3.3.3 超载损伤对极限承载力的影响

3.4 超载运营对钢筋混凝土桥梁承载性能的影响讨论

3.5 结论

参考文献

第4章 钢筋混凝土柱低周疲劳损伤后静力性能试验研究

4.1 引言

4.2 试验概况

4.2.1 试验目的

4.2.2 试验模型设计

4.2.3 材料参数

4.2.4 试验加载

4.3 试验结果分析

4.3.1 钢筋混凝土柱损伤发展特征

4.3.2 低周疲劳作用下试验柱损伤性能分析

4.3.3 低周疲劳循环后模型柱损伤分析

4.4 结论

参考文献

第5章 钢筋混凝土剪弯构件的低周疲劳累积损伤性能研究

5.1 引言

5.2 剪弯构件的低周疲劳变形性能衰减规律

5.2.1 基于残余变形的割线刚度损伤分析

5.2.2 低周疲劳作用下剪弯构件割线刚度、抗力的计算

5.3 残余变形的影响参数分析

5.3.1 轴压比的影响

5.3.2 纵筋配筋率和强度的影响

5.3.3 剪跨比的影响

5.3.4 箍筋配筋率的影响

5.4 低周疲劳损伤对剪弯构件极限变形的影响分析

5.4.1 低周疲劳效应对钢筋混凝土柱极限变形的影响

5.4.2 考虑低周疲劳损伤的剪弯构件极限变形折减计算方法

5.5 结论

参考文献

第6章 基于裂纹扩展机理的混凝土损伤性能评估方法

6.1 引言

6.2 裂纹体有效弹性模量的计算方法

6.2.1 自洽方法

6.2.2 微分方法

6.2.3 有效介质方法

6.3 混凝土裂纹演化方程

6.4 混凝土损伤本构模型

6.4.1 单轴拉伸

6.4.2 单轴压缩

6.5 裂纹角度对混凝土有效模量和强度的影响

6.5.1 单轴拉伸

6.5.2 单轴压缩

6.6 初始裂纹损伤的估计方法

6.7 结论

参考文献

第7章 钢筋混凝土柱低周疲劳全过程累积损伤性能分析方法

7.1 引言

7.2 基于细观机理的混凝土损伤模型

7.2.1 模型建立

7.2.2 Mander模型

7.2.3 本章模型与Mander模型的比较

7.3 钢筋混凝土柱的单调荷载——变形关系

7.3.1 钢筋混凝土柱的曲率延性分析

7.3.2 钢筋混凝土柱荷载——位移分析

7.4 钢筋混凝土柱的低周疲劳变形损伤性能计算方法

7.4.1 纵筋低周疲劳损伤分析

7.4.2 钢筋混凝土压弯构件低周疲劳作用下变形性能损伤计算公式

7.4.3 以割线刚度损伤为基础的压弯构件变形性能衰减分析

7.5 钢筋混凝土柱低周疲劳累积损伤后的受弯承载能力分析

7.5.1 分析过程

7.5.2 算例分析

7.6 结论

参考文献

第8章 钢筋混凝土柱低周疲劳损伤后动力性能试验研究

8.1 引言

8.2 测试方法及典型动测试验曲线

8.2.1 No.4柱各阶段动测试验曲线及频谱分析

8.2.2 No.6柱各阶段动测试验曲线及频谱分析

8.3 低周疲劳损伤对钢筋混凝土柱动力特性的影响分析

8.3.1 试验结果分析

8.3.2 钢筋混凝土柱动刚度损伤与阻尼的关系研究

8.3.3 钢筋混凝土柱静刚度损伤与动刚度损伤的统计关系

8.4 结论

参考文献

第9章 钢筋混凝土梁损伤后识别方法研究

9.1 一种基于应变测试量的结构损伤识别方法

9.1.1 损伤特征信息提取的理论依据

9.1.2 修正算法

9.1.3 损伤分析

9.1.4 损伤程度估计

9.1.5 结论

9.2 结构损伤程度识别方法

9.2.1 结构损伤定位方法

9.2.2 结构损伤程度确定

9.2.3 损伤程度指示因子的精确求解

9.2.4 算例分析

9.2.5 结论

参考文献

第10章 既有结构混凝土累积损伤原位评估方法

10.1 引言

10.2 混凝土弹性模量参量的选择

10.3 基于混凝土疲劳包络线的残余应变与静力等效应变关系

10.4 基于混凝土实测弹性模量的静力等效应变分析方法

10.5 混凝土累积损伤程度评估

10.5.1 混凝土损伤指标的比较

10.5.2 混凝土累积损伤等级评定

10.6 基于弹模比的混凝土累积损伤快速评估方法及验证

10.7 结论

参考文献

第11章 疲劳损伤后钢筋混凝土桥梁承载性能实用评估方法

11.1 引言

11.2 钢筋混凝土桥梁永久荷载下的工作状态

11.3 钢筋混凝土桥梁疲劳损伤后剩余承载力分析方法

11.4 钢筋混凝土桥梁应力相关裂缝宽度的分离技术

11.4.1 基于裂缝特征评估结构承载能力存在的问题

11.4.2 永久荷载下的应力相关裂缝宽度分离方法

11.5 结论

参考文献

第12章 钢筋混凝土桥墩损伤后承载性能分析案例

12.1 工程概况及分析方法

12.1.1 工程概况

12.1.2 分析方法

12.2 桥墩分析模型

12.2.1 截面条带划分

12.2.2 分析模型建立

12.2.3 计算原理

12.3 基于损伤的混凝土桥墩截面抗弯承载能力分析

12.3.1 第一级加载作用下的模量折减和弯矩——曲率关系

12.3.2 编制程序计算各条带损伤后的模量以及截面曲率——弯矩关系

12.3.3 各级加载作用墩底截面混凝土模量折减和弯矩——曲率关系计算结果

12.4 基于损伤的混凝土桥墩荷载——位移关系

12.4.1 基于损伤的混凝土桥墩荷载——位移关系的计算

12.4.2 荷载——位移关系图形

12.5 依据现有规范分析桥墩的抗弯承载能力和变形能力

12.5.1 桥墩的抗弯承载能力

12.5.2 桥墩的抗变形能力

12.6 损伤后混凝土桥墩性能分析与无损状态计算结果的比较

12.6.1 抗弯承载能力的比较

12.6.2 变形能力的比较

12.7 结论

本书主要结论与展望

附录A 钢筋混凝土柱低周疲劳试验曲线

附录B 试验柱动测试验曲线及频谱分析2100433B

总结混凝土桥梁在长期荷载及地震作用下的评估方法国内外研究现状，提出现有评估方法中存在的问题及发展趋势，并提出作者的实用评估方法及技术路线。全书共分8章，为绪论、混凝土桥梁损伤后识别方法、混凝土桥梁工作状态评估技术、混凝土桥梁承载性能评估技术、混凝土桥梁变形性能评估技术、 混凝土桥梁剩余承载能力快速评估技术、混凝土桥梁震后快速调查及评估技术、混凝土桥梁震后承载能力评估技术。

疲劳破坏是影响钢箱梁桥安全的关键因素之一，已有的钢箱梁桥疲劳性能评估方法忽略了长期监测应力次序，造成疲劳评估结果常常偏离实际情况。本项目对“考虑长期监测应力时序的钢箱梁桥疲劳评估方法”的关键科学问题开展了深入研究，主要成果包括： 针对疲劳荷载效应（包括疲劳应力幅和循环次数）的多峰分布特性，建立了由多种统计模型加权和组成的多峰混合分布模型和模型参数估计方法，突破了单峰分布模型难以准确描述疲劳荷载效应统计特征的缺陷；提出了复杂概率模式下随机样本模拟的数值逆变换抽样方法，解决了大跨桥梁全寿命期疲劳性能评估数据不足的难题。 基于规范给出的S-N曲线，从理论上推导了覆盖低周疲劳寿命区、有限疲劳寿命区和高周疲劳寿命区的全空间S-N曲线模型，将S-N曲线由有限疲劳寿命区扩展至全空间；进一步引入超高周疲劳损伤累积因子和超低周疲劳强度调整因子，提出了钢箱梁桥疲劳评估的全空间S-N曲线模型，并从几何学角度明确了模型参数的意义。 建立了考虑长期监测应力时序的钢箱梁桥疲劳损伤累积计算模型和疲劳可靠度评估极限状态方程。采用损伤应力作为疲劳损伤指标，结合钢箱梁桥疲劳评估全空间S-N曲线模型，在上一次损伤应力的基础上计算本次应力循环引起的损伤应力增量。此方法能够有效考虑应力出现次序对疲劳损伤的影响。 集成了疲劳荷载效应多峰混合分布模型、随机样本数值逆变换抽样方法和考虑长期监测应力时序的钢箱梁桥疲劳损伤计算模型和疲劳可靠度分析方法，对润扬大桥斜拉桥钢箱梁正交异性桥面板在不同工况下的疲劳可靠度进行了计算，探讨了钢箱梁桥疲劳可靠度的退化规律。 研究结果可为钢箱梁桥的疲劳性能评估提供新的途径，为钢箱梁桥的维护和管理提供技术支持。 2100433B

针对忽略长期监测应力时序可能造成钢箱梁桥疲劳评估结果偏离实际情况的不足，本项目对考虑长期监测应力时序的钢箱梁桥疲劳评估方法的关键科学问题开展系统性研究，主要包括：（1）基于长期监测应力数据揭示疲劳荷载效应的时变规律并建立疲劳荷载效应的时变函数，给出疲劳荷载效应的统计模型，进而提出面向可靠度评估的时变疲劳荷载效应随机模拟方法；（2）形成钢箱梁桥疲劳评估的全空间S-N曲线，建立考虑长期监测应力时序的非线性疲劳损伤累积模式，在此基础上提出非线性疲劳累积损伤计算的高效时序损伤模型；（3）建立基于高效时序损伤模型的钢箱梁桥疲劳可靠度评估极限状态方程，确定极限状态方程参数的概率表述，从而形成考虑长期监测应力时序的钢箱梁桥疲劳可靠度评估方法；（4）集成考虑长期监测应力时序的钢箱梁桥疲劳评估软件，开展考虑长期监测应力时序的疲劳评估方法典型工程应用。研究结果可为钢箱梁桥的疲劳性能评估提供新的途径。

内容简介

纤维增强复合材料（FRP）片材加固钢筋混凝土（RC）构件的疲劳性能及其耐久性是国内外土木建筑领域的前沿课题。《FRP加固钢筋混凝土构件的疲劳性能》主要介绍作者承担的国家自然科学基金项目和广东省自然科学基金项目的研究成果，主要内容包括：常幅载荷下FRP加固RC构件的疲劳性能、随机载荷下FRP加固RC构件的疲劳性能、预应力FRP加固RC构件的疲劳性能、环境温度对FRP加固RC构件疲劳性能的影响、FRP加固RC构件疲劳主裂纹扩展、FRP加固RC构件疲劳损伤演化规律和FRP加固RC构件的疲劳寿命预测。

《FRP加固钢筋混凝土构件的疲劳性能》可供土木工程、道路与桥梁工程、工程力学等专业的本科生和研究生，以及从事桥梁工程、工业民用建筑、工程力学、固体力学等领域的研究人员和技术人员参考。2100433B