PC箱梁桥腹板开裂后疲劳抗剪承载力衰减机理与评估方法研究

预应力混凝土（PC）箱梁桥由于多重因素引起抗剪不足，极易导致腹板开裂，开裂后轻则缩短桥梁使用年限，重则影响结构安全。本项目旨在将抗剪承载能力劣化过程归结为材料非线性和反复车载下的疲劳性能。创新在于考虑材料非线性和反复移动车载作用，结合开裂损伤扩展和疲劳性能退化，研究PC箱梁腹板抗剪疲劳可靠性和抗剪承载力衰减评估的相关问题。主要研究内容包括：（1）开发基于车桥系统振动理论的PC箱梁桥疲劳性能数值模拟程序，发展考虑混凝土材料非线性和反复车载作用下测试PC箱梁桥疲劳性能的实验技术和数值模拟方法；（2）结合PC箱梁腹板开裂后在反复车载作用下的疲劳性能试验，利用线性累积损伤准则，建立变幅循环应力作用下PC箱梁桥抗剪承载力疲劳衰减规律的数学模型；（3）考虑反复车载下材料与粘结性能劣化，明确PC箱梁桥腹板开裂后抗剪承载力评估指标，进一步开展箱梁腹板疲劳极限状态可靠性分析，完善PC箱梁桥抗剪疲劳设计方法。

预应力混凝土（PC）箱梁桥由于多重因素引起抗剪不足，极易导致腹板开裂，开裂后轻则缩短桥梁使用年限，重则影响结构安全。本项目在将抗剪承载力衰减过程归结为材料非线性、车辆荷载效应和疲劳性能退化。通过开展既有PC箱梁桥统计分析和实桥现场检测，研究了既有PC箱梁桥腹板开裂现状和抗剪承载力机理。结合车-桥系统耦合振动分析理论，编写了PC箱梁桥疲劳分析软件；并根据典型路段实际交通量特征，分析了桥梁疲劳荷载谱；结合雨流计数法研究了既有PC箱梁桥主拉应力谱；基于Miner累计损伤准则研究了等效主拉应力幅值及其参数影响规律。在此基础上，开展了12片PC箱梁腹板开裂后的高周疲劳试验，发现了疲劳试验过程中结构效应随加载循环周期的变化特征，得到了不同参数条件下PC试验梁的疲劳寿命。基于试验数据和疲劳损伤特性，建立了PC箱梁刚度和承载力评估公式，并讨论了疲劳试验中的退化规律；进一步提出了疲劳荷载作用下PC箱梁的箍筋应力和腹板斜裂缝宽度的计算公式。并从疲劳可靠度的角度评估和预测了既有PC箱梁桥弯剪受力状态下的疲劳寿命。相关成果发展和完善了 PC 箱梁桥抗剪承载力评估理论。