1、混凝土橋梁往往不可避免地存在某些細小結(jié)構(gòu)缺陷，這些缺陷大多以微觀裂紋形式出現(xiàn)，在長時間的結(jié)構(gòu)服役期內(nèi)，由于環(huán)境的侵蝕、材料的老化及自然災害，加之交通荷載的反復疲勞作用，因這些細小缺陷引起的疲勞損傷不斷累積，導致橋梁結(jié)構(gòu)整體抵抗自然災害，甚至正常服役荷載的能力逐漸下降。限于研究手段和測試技術(shù)，以往的橋梁結(jié)構(gòu)疲勞分析只能局限于構(gòu)件或細節(jié)表面已出現(xiàn)肉眼可見的疲勞裂紋，距離疲勞損傷早期（裂紋萌生）的發(fā)現(xiàn)和分析尚有很大差距。近年來，橋梁長期監(jiān)測技

2、術(shù)取得了較大進展，如何充分利用橋梁在線營運監(jiān)測的手段和技術(shù)優(yōu)勢，盡早發(fā)現(xiàn)疲勞損傷和跟蹤其損傷累積演化過程，是橋梁界值得探索的課題。目前，在該領(lǐng)域還沒有較為系統(tǒng)的研究成果。鑒于此，本文利用斷裂與損傷力學的相關(guān)理論與知識，從研究鋼筋混凝土橋梁的疲勞裂紋擴展規(guī)律出發(fā)，獲取能表征疲勞損傷的特征因子，同時，在大量實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，挖掘出疲勞特征參量，從而實現(xiàn)對服役混凝土橋梁疲勞損傷的安全狀態(tài)評估。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
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3、過對鋼筋混凝土材料的裂紋擴展機理分析，在恢復力模型的基礎(chǔ)上，提出了融入殘余應力影響因子的修正Paris公式，并進行了數(shù)值計算分析。分析結(jié)果表明:考慮殘余應力影響之后的作用效果明顯不同于未考慮的情況，其對裂紋擴展影響較大，更符合實際。
　?、诟鶕?jù)混凝土疲勞損傷微觀機理分析，結(jié)合疲勞裂紋穩(wěn)定擴展與不穩(wěn)定擴展這兩個斷裂判據(jù)，在相應假設(shè)的基礎(chǔ)上，獲取了殘余應變的計算模型;同時，為了使該模型的適用范圍更廣，尤其是對服役的鋼筋混凝土橋梁，對其

4、進行了實時殘余應變計算模型的研究。經(jīng)驗證，該模型能滿足實際情況需求，且不受加載歷程的影響;此外，通過累積殘余應變的多少來劃分疲勞損傷狀況等級，實現(xiàn)了混凝土橋梁的實時疲勞安全狀況評估。
　?、弁ㄟ^對鋼筋混凝土梁的非線性數(shù)值模擬分析，獲取了循環(huán)荷載作用下梁在不同階段的發(fā)展變化狀況，特別是塑性變形情況。同時，根據(jù)鋼筋混凝土梁在單級和多級荷載作用下的疲勞試驗，發(fā)現(xiàn)融入殘余應力影響的應力強度因子較常規(guī)的應力強度因子能更好的表達出裂紋的擴展速

5、率;此外，利用已提出的殘余應變計算模型，計算出的殘余應變與實測的殘余應變初期吻合良好，后期略高于實測值，可見，利用殘余應變評估循環(huán)荷載作用下服役橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞安全狀況可行，且偏于安全。
　?、転榱擞行蕹O(jiān)測數(shù)據(jù)中的異常信息，壓縮減小數(shù)據(jù)量，以小波分析為手段，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)呈周期性變化的特點，提供了標準循環(huán)塊（以天為周期）的獲取方法;此外，兼顧疲勞安全狀況評估對循環(huán)特征參數(shù)（峰值σimax及其對應的循環(huán)次數(shù)ni）的需求，在遵循計數(shù)原

6、則的基礎(chǔ)上，借鑒已有計數(shù)方法，提出了改進的跨均值峰值計數(shù)法，并針對實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了應用分析。
　　⑤選取已構(gòu)建健康監(jiān)測系統(tǒng)的典型混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋—龍河大橋為依托，利用其實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，提取出當前疲勞特征參數(shù)（峰值σimax及其對應的循環(huán)次數(shù)ni），同時，借助殘余應變計算模型，獲取了龍河大橋典型截面相關(guān)位置目前的殘余應變量值。該殘余應變量值非常小，表明目前龍河大橋的疲勞安全狀況良好，這與大橋?qū)嶋H安全狀況相符?？梢?，基于殘余應變的評