疲劳重复荷载下重载铁路桥梁中和轴变化规律研究

基于传统应变片的疲劳试验实时测试系统,通过19片重载铁路预应力混凝土梁的疲劳和腐蚀疲劳试验,研究预应力混凝土梁疲劳破坏形态以及混凝土应变随重复荷载次数的变化规律,对预应力混凝土梁在疲劳加载过程中截面的应变分布与中和轴变化情况进行重点分析。结果表明,经过多次重复荷载作用后,预应力混凝土梁在疲劳上限静载作用下受压区混凝土仍处于弹性阶段,其应力-应变呈线性关系,但是混凝土疲劳变形模量在不断衰减,大致呈现三阶段衰减特征。对于非锈蚀预应力混凝土梁,疲劳幅值越大,中和轴变化越明显,呈直线式上移;中等幅值下,中和轴位置出现明显长稳定期约占整个疲劳寿命的75%～85%;疲劳下限荷载相同的梁,无论上限值多大,发生梁底普通钢筋疲劳断裂时对应的受压区混凝土高度基本相同。对于锈蚀预应力混凝土梁,疲劳反复荷载作用下构件的中性轴位置基本保持不变,不像非锈蚀试件那样呈现出明显的"三阶段"变化过程。本文的研究结果对疲劳重复荷载作用下重载铁路预应力混凝土梁疲劳损伤全过程非线性分析具有参考价值。

疲劳重复荷载下预应力混凝土梁的刚度退化规律

通过12片预应力混凝土梁的疲劳试验,对预应力混凝土梁的疲劳破坏形态进行了研究,对疲劳加载过程中预应力混凝土梁跨中挠度和混凝土应变随重复荷载次数的变化规律进行了重点分析,建立了基于实测挠度、压应变和中和轴高度的预应力混凝土梁刚度退化模型。结果表明:疲劳上限值越大其刚度退化越明显,接近线性衰减;随着疲劳上限值的降低,刚度衰减出现明显的相对稳定过程;对于疲劳下限荷载相同的梁,动态割线刚度衰减曲线上终值基本相同,即非预应力筋发生疲劳断裂后梁体刚度还有48%～54%。