管國東　翟慕賽　張培杰　王春生

摘要：采用動態(tài)稱重（WIM）技術對陜西省省道S305線崾峴中橋進行交通荷載監(jiān)測，分析得出了適合陜西省混凝土橋梁的標準疲勞車模型。采用動應變監(jiān)測技術對混凝土矮箱梁關鍵部位進行長期動應變監(jiān)測，獲得了運營狀態(tài)下混凝土矮箱梁的實測應力譜；運用Miner線性準則和應力幅-循環(huán)次數(shù)曲線對結構進行疲勞壽命評估；對超載情況下混凝土矮箱梁的疲勞壽命進行了分析。結果表明：在目前交通荷載作用下，混凝土矮箱梁的疲勞壽命為5 120年，考慮腐蝕疲勞的因素后疲勞壽命降至254年；當超載車輛比例低于1%時，超載對橋梁結構的疲勞壽命影響很?。划敵d車輛比例達到10%時，結構的疲勞壽命隨著超載率的提高而顯著降低；該研究成果可為崾峴中橋未來維護管理提供技術支撐，同時為同類型其他橋梁的疲勞壽命評估提供參考。

關鍵詞：混凝土矮箱梁橋；疲勞性能；運營監(jiān)測；交通荷載；超載

中圖分類號：U448.21 文獻標志碼：A

Fatigue Performance Monitoring and Assessment for Concrete Low-box Girder Bridge

GUAN Guo-dong1， ZHAI Mu-sai2， ZHANG Pei-jie2 ， WANG Chun-sheng2

（1. Xian Highway Research Institute， Xian 710054， Shaanxi， China； 2. Institute of Bridge Engineering， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China）

Abstract： Weigh-in-motion （WIM） system was adopted to monitor the fatigue loads of Yaoxian medium bridge in Shaanxi provincial road S305， and standard fatigue vehicle model for concrete bridges in Shaanxi province was determined based on recorded data. Dynamic strain monitoring technique was adopted to conduct continuous strain monitoring of key positions on concrete low-box girder， acquiring the real stress spectrum under service situation. Moreover， the fatigue life assessment of structures was carried out by using Miner linear criterion and stress amplitude-cycle number curve. The results show that the fatigue life of concrete low-box birder is 5 120 years under the present traffic load， and the fatigue life decreases to 254 years when taking into consideration of fatigue corrosion. Under overload situation， when the ratio of overload vehicle belows 1%， the influence is little； when the ratio reaches 10%， the fatigue life of structures will decrease sharply with increasing of the overload ratio. Research achievement can provide technical support for the future management and maintenance of Yaoxian medium bridge， and provide reference for fatigue life assessment of other similar bridges.

Key words： concrete low-box girder bridge； fatigue performance； service monitoring； traffic load； overload

0引 言

在中國的公路與城市道路建設中，混凝土結構橋梁使用廣泛，而混凝土矮箱梁橋以其整體性好、跨越能力相對較高等優(yōu)點，在中小跨徑混凝土橋梁中占有很高比例。伴隨著交通運輸行業(yè)的迅猛發(fā)展，交通量、軸載及車速都在不斷提高，超載現(xiàn)象也頻繁發(fā)生，由此造成的混凝土構件疲勞損傷不容忽視。加上環(huán)境因素、材料性能的影響，混凝土橋梁在運營過程中梁體開裂、鋼筋銹蝕問題日益突出。隨著車輛荷載及外部環(huán)境的影響，在運營期內(nèi)鋼筋混凝土橋梁的承載能力不斷降低，而實際交通的運營需求卻不斷增加。為了使混凝土矮箱梁橋在運營期內(nèi)能夠可靠、安全地完成其任務，并為后期維護管理提供相應技術依據(jù)，解決混凝土矮箱梁橋的疲勞壽命評估問題刻不容緩。

20世紀70年代以前，鋼筋混凝土結構均是按照容許應力法進行設計的，因結構的容許應力較低，故運營期間因疲勞而破壞的工程實例較少[1]。因此，在以往混凝土結構的疲勞斷裂問題方面沒有給予足夠的重視，中國公路規(guī)范在疲勞斷裂問題方面亦未給出具體要求。相比一些發(fā)達國家已經(jīng)著手研究混凝土結構的疲勞斷裂問題而言，中國的相關研究和探索還處于開始階段。近年來，鋼筋混凝土結構逐步采用高強混凝土及高強鋼筋，并且采用極限狀態(tài)設計理論以充分利用材料的強度，這也導致結構中很多部位都處于高應力狀態(tài)。隨著高強材料的廣泛應用使得結構的恒載不斷降低，從而動載所占比例相對增大，動載引起的疲勞損傷日益嚴重。疲勞斷裂引起的失效問題在各種結構構件中越來越突出，并且這一問題正在逐漸成為造成工程結構和構件失效的主要原因。在理論及設計方面，由于對結構的分析越來越精確，對混凝土的力學性能了解越來越全面，這也使我們認識到混凝土結構的疲勞斷裂問題是一個不容忽視的問題，并已逐漸成為重要研究課題[2-5]。