— 2004)，按照公式(1)、式(2)计算： 桥梁基频： (1) 冲击系数： μ=0.176 7lnf-0.015 7 (2) 因此，得到三路居桥梁的冲击系数如表3所示。 表3 三路居桥梁基频与冲击系数Table3 bridgefundamentalfrequencyandimpactfactor序号l/mE/(N·mm-2)Ic/m4A/m2mc/(kg·m-1)f/Hzμ1153×1030.02450.48312565.340.28 1.2 ANSYS软件实体建模 在ANSYS软件中，梁一般采取杆单元模型，结合三路居桥梁的简支梁形式，只需在梁一端节点处约束三个转动自由度以及一个沿轴线方向的线自由度，另一端制作节点约束三个转动自由度，梁体与制作节点刚性连接并保持位移与协调变形条件。所建好的实体模型如图3所示。 图3 三路居桥上部结构实体模型
Figure 3 Three road bridge superstructure model 1.3 公路钢筋混凝土桥梁疲劳应力计算 结合上述荷载模型以及参数设计，采用ANSYS 9.0软件进行结构的疲劳验算，其中疲劳验算根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010 — 2010)，主要计算方法如公式(3)～式(6)所示： 等效截面参数： (3) (4) 钢筋应力幅： (5) 混凝土最大压应力： (6) 在上述公式中: b表示等效截面腹板宽度，表示受压翼缘有效宽度，mm ；αfE表示钢筋弹性模量与混凝土疲劳弹性模量比值；x0表示等效截面受压区高度，mm；If0表示等效截面惯性矩，mm4；表示受拉区、受压区钢筋面积，mm2； Mfmax、Mfmin表
示疲劳荷载产生最大、最小弯矩,N*mm；表示钢筋疲劳应力幅值与混凝土最大压应力限值。 结合上述车道好荷载模型与疲劳验算公式，采取ANSYS 9.0软件进行计算，最终得到算例桥梁的疲劳应力值如表4所示。 表4 算例桥梁疲劳应力计算结果以及规范限值Table4
Resultsoffatiguestresscalculationandstandardlimit计算荷载跨径/mMfmaxMfminσfs,maxσfs,minΔσfs[Δσfs]σfc,max[σfc]设计荷载
15.00950.10460.29206.7299.80105.91120.169.1613.24标准荷载15.00806.52460.29175.1599.8074.34103.877.1314.26调查荷载15.001028.51460.29224.0399.80123.22125.2510.1813.24 结合表4可知: 标准疲劳荷载下桥梁的纵向钢筋应力幅较小，距离《混凝土结构设计规范》(GB50010 — 2010)钢筋疲劳应力幅值尚有一定安全储备，在表4中，设计荷载与实际调查下的纵向钢筋应力幅值分别接近118、123 MPa，根据朱红兵试验得出的普通钢筋疲劳寿命S — N曲线可知，设计荷载水平下的极限循环次数分别为268万次与243万次，调查荷载应力下的极限循环次数为157万次与124万次。根据规范选定200万次作为疲劳破坏界限，可知算例桥梁满足疲劳验算试验。通过上述疲劳应力的验算可知算例桥梁满足设计荷载应力规范要求，然而在实际运营荷载下已不满足规范要求，因此并不能完全确定是否桥梁在200万次循环界限
时发生疲劳破坏，为此需进一步进行钢筋混凝土疲劳试验，获取相应应力水平下的极限循环次数，进而对公路桥梁结构进行更准确的疲劳寿命评估。 2 钢筋混凝土梁疲劳试验 2.1 试验梁原材料与结构设计 采取C40混凝土，普通硅酸盐水泥，粗骨料为连续级配官平卵石，最大粒径31.5 mm，细骨料为渭河细沙，细度模数为2.0，砂率为38%。钢筋采取HRB400热轧带肋钢筋，实测屈服强度为440 MPa，极限抗拉强度610 MPa；混凝土实测抗压强度为43.2 MPa。试验梁长2.7 m，计算跨度2.4 m，梁宽150 mm、高300 mm，其配筋构造如图4所示。 图4 试验梁配筋构造
Figure 4 Structure of test beam reinforcement 2.2 锈蚀方案 本文采取快速通电锈蚀方案，将实验梁放置在湿盐砂中，以湿盐砂为导电介质，形成电解回路如图5所示。 图5 湿盐砂锈蚀方案
Figure 5 Corrosion of wet salt sand 在通电锈蚀期间，定时向湿盐砂浇入饱和盐水并覆盖棕垫减缓湿盐砂水分蒸发，锈蚀采取梁体沿纵向钢筋钢筋裂缝控制，以0.1、0.3、0.6、1.0 mm为裂缝宽度等级，当裂缝宽度达到0.6 mm后再进行疲劳试验测试。 2.3 疲劳试验加载与测试方案 采用西安建筑科技大学YAW — 5000型微机控制电液伺服压力试验机，整个加载系统如图6所示。 图6 疲劳试验加载系统
Figure 6 loading system of fatigue test 结合图6可知： 采取
三分点静力加载方式以位移控制，加载速度总体设置为0.05 mm/min，不同阶段加载速度如表5所示。 接下来要明确测试内容并进行疲劳试验测点布置，主要测试混凝土应变、纯弯钢筋应变以及跨中挠度，在两根主筋跨中位置分别粘贴应变片，梁跨中顶面以及地面各粘贴一个混凝土应变片，梁跨中位置两侧面间隔50 mm粘贴混凝土应变片，应变片技术参数如表6所示。 表5 静力试验各阶段加载速率Table5 Loadingrateateachstageofstatictest加载阶段预加载预加载～McrMcrMconMu荷载区间0～5Mcr5～0.8Mcr0.8～1.2Mcr0.8～1.2Mcon0.8～Mu加载速率
/(mm·min-1)0.50.50.20.20.2 表6 钢筋、混凝土应变片技术参数Table6
Technicalparametersofsteelbarandconcretestraingauge型号电阻值/Ω灵敏系数栅长×栅宽BX120-5AA 120±0.1%2.12±1.3% 5×3BX120-80AA120±0.1%2.12±1.3?×3 2.4 测试结果分析 通过上述实验方案，对试验梁进行静力加载试验，获得梁的荷载—位移曲线如下图7所示，获得控制荷载实测值与第一节理论计算值对比关系如表7所示。 表7 静力试验控制荷载计算值与实测值Table7
Thecalculatedandmeasuredvaluesofstaticloadtest荷载下限荷载上限S1S2极限承载力水平应力0.250.50.55钢筋应力/MPa100200220钢筋应变/με50010001100控制荷载设计值
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