：详 细介 绍混 凝 土桥 梁结 构 开裂理 论 、裂缝 种 类及 其 具体 成 因 ，研 究 混凝 土桥 梁 裂缝 损 伤 对 结 构 动 力特 性 的影 响 。采 用单 元 刚度 退 降模 拟 结构 裂缝 ，以简 支 梁、连 续 梁 和拱 分 别模 拟 单 一 单元 不 同位 置 、 不同程度损伤及不同结构长度损伤的情况，系统分析裂缝损伤对固有振动特性的影响。结果表明，不同 位 置 处损 伤 对频 率摄 动 的关 系曲线 与 对应 振 型相 似 ，但 在 固端 约束 及 支承 处的 损 伤 对 频 率 影 响 显 著 。 损 伤 引起 的频 率摄 动 量 的 变化 率 随损 伤 程 度 的 增 大 而缓 慢 增 大 。频 率摄 动 量 随损 伤 长度 的增 大 而增 大 ，当损 伤 长度 增加 的部 分 处 于对应振 型 的峰 值 附近 时 ，则 频 率摄 动 量 的增 大速 率相 对较 大 ，反 之 则 较 小 。单 一单 元损 伤 引起 的振 型 变化很 小 ，各 类损伤 前后 的 MAC值 均在 0．90以上 。 关键 词 ：混 凝 土桥 裂缝 固有振 动 中 图分 类号 ：U448．38 文献 标识 码 ：B 1 桥梁 结构 的损伤特性 与分类 桥梁损伤对承载力影 响可分为非结构性损伤和结 构 性 损 伤 。非结 构性 损 伤是 桥跨 结 构 的非承 力构 件 的 破 损 等 ，如桥 上栏 杆 、灯柱 、排 水设 施 、各类 装 饰物 等 的 损 坏 ，桥 面铺 装 (非 承力 部 分 )的破 损 等 。非 结 构性 损 伤不 影 响桥 跨结 构 的传 力 与承力 。主要 影响 桥梁 的美 观、防撞等使用性能 ，并 可能影 响桥梁 的耐久性能 ，但 此类损伤也会影 响桥跨结构的阻尼特性 。结构性损伤 则是作为桥跨结构受力的各类构件和作为支承和连接 设施 的 支座 和伸 缩 缝 的构件 以及 其 他能 够 引起桥 跨 结 构 的静 、动 力特 性 发生 改变 的构 件 与设施 的破 损 。 对 于混 凝 土桥 梁 ，构件 的损 伤 主要 有混凝 土开裂 、 混凝 土 表 面老 化剥 落 、混 凝 土 内 钢筋 锈 蚀 等 。其 中混 凝 土开 裂 则是 混凝 土 构 件 最 为 常 见 的 损 伤 ，其 影 响 也 最 为显 著 。混凝 土简支 梁 、连续 梁 、刚构 等梁 式 桥 的开 裂状 况 包 括梁 体无 规 律 的 网状 裂 缝 ，梁 下 缘 受 拉 区 的 裂缝 ，梁体 腹 板 上 的 竖 向裂 缝 ，梁 端 部 腹 板 上 的斜 裂 缝 ，粱 上水 平施 工 缝等 引起 的开裂 ，钢筋 锈蚀 引 起梁 底 纵 向裂 缝 ，预 应力 钢 筋 张拉 引起 的沿 预 应 力 筋 延 伸 的 裂缝 ，中 间墩处 负 弯矩 区 的开 裂等 。对 于拱 桥 ，混凝 土 或砌石拱圈易于在拱脚上部、拱顶下部 、四分跨位置 以 收 稿 日期 ：2011．06．20；修 回 日期 ：20110720 基金项 目：吉林省交通科技 计划 项 目(2009—1．3)；中央高校基 本科研业 务费专项资金资助 (SWJTU09CX001) 作者简介 ：司秀勇 (1978一 )，男 ，吉林 洮南人 ，讲师 ，博士。 及拱 上 立柱 拱 圈位 置 出现 损 伤 ；而混 凝 土 双 曲拱 桥 易 于在 拱 肋与 拱波 结合 部 、拱波 顶 出现纵 向裂 缝 ；桁架 拱 桥在施工缝处 、杆件连接处以及受 拉杆件上 常出现裂 缝。对于其他组合结构桥梁 ，损伤总体可 以分 为混凝 土构 件 的开 裂 以及钢 构件 的锈蚀 、开 裂损 伤等 。此 外 ， 桥 梁支 座 、伸缩 缝损 伤也 是各 类桥 梁 的常 见损 伤 ，此类 损 伤对 桥跨 结构 的静 动 力特 性均 有 一定 的影 响 。 2 混凝土桥梁裂缝 的力学成 因及受 力特征 2．1 混凝 土结 构开 裂理 论 当混凝 土 受 拉 区 的 拉 应 力 达 到 其 极 限抗 拉 强 度 时 ，在 构件 最不 利 拉应 力截 面 附近将 出现第一 批 裂缝 。 由于混 凝 土 的局部 变 异 、收 缩 和 温 度 作 用 产 生 的微 裂 缝 以及 受 拉 区 混 凝 土 的局 部 削 弱 (如 箍 筋 处 )等 偶然 因素 的影 响 ，第 一 批裂 缝 出现 的位 置是 一种 随机 现象 。 裂 缝 出现 后 ，开裂 截 面 的混 凝 土退 出工 作 ，应力 为零 ， 钢筋 承受 全部 拉力 ，产 生应 力 突变 。配 筋率越 低 ，突变 引起 的钢 筋应 力 增量 就越 大 。沿构 件 长度 上钢 筋应 力 的变 化 ，使 裂缝 两 侧 钢筋 与混 凝 土 之 间产 生 黏 结 应 力 和相 对 滑移 。黏 结应 力 将 钢 筋 的拉 力 传 给 混 凝 土 ，随 着距 离 开裂截 面 距离 的增 大 ，黏结 应力 的积 累增 大 ，混 凝土的拉应力逐渐增大 ，钢筋应力逐渐减小 ，直到距离 开裂截面一定距离处 ，钢筋与混凝土的应 变相等。此 时 ，相 对 滑移及 黏 结应 力消 失 ，钢筋 与混 凝 土 的应力 又 恢 复其 原 来 的应 力状 态 。 当荷 载 再增 大 时 ，在 其 他 一 些 抗 拉强 度较 弱 的截 面上 将 出现新 的裂 缝 。

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