摘要
混凝土空心板具有结构简单、施工方便等优点，是中小跨径混凝土桥梁中应用最广泛的结构形式。预应力钢绞线是混凝土桥梁的生命线，易发生施工不当和环境引起的漏水、腐蚀和应力集中，需要进行长期监测与安全评估。常用监测方法设备多、集成复杂且成本高，而声发射监测设备简单、易更换，可长期实时采集且成本低，被广泛应用于结构损伤的实时监测。但是，目前关于混凝土空心板桥预应力钢绞线的声发射传感器布置方式和损伤评估方法缺乏相应的研究。因此本文采用单调加载和循环加载的试验方法，对声发射传感器布置方式进行优化;然后，对混凝土空心板和预应力钢绞线的不同损伤程度进行评估;最后，进行混凝土空心板桥的车辆荷载试验，对混凝土空心板桥预应力钢绞线的安全状态进行评估。本文主要研究内容及结果如下: (1)采用混凝土空心板单调加载试验方法，进行了混凝土空心板的声发射传感器布置位置优化，对混凝土空心板不同损伤程度的声发射频率和损伤模式进行识别。研究结果表明:混凝土空心板跨中底面(S2)为最优的混凝土空心板损伤监测位置;声发射能量是对损伤最敏感的信号参数;混凝土空心板开裂的声发射频率带能量主要分布在117-195kHz，裂纹扩展与贯通的声发射频率带能量主要分布在0-78kHz;聚类簇1与混凝土空心板的宏观裂缝扩展损伤相关，聚类簇2与微观开裂损伤相关。 (2)采用混凝土空心板循环荷载试验方法，对混凝土空心板预应力钢绞线的声发射传感器布置方式进行优化，建立了评估混凝土空心板预应力钢绞线不同损伤程度的图形分类准则。研究结果表明:布置在预应力钢绞线下方底板的声发射传感器可以直接反映预应力钢绞线的损伤状况;声发射b值突降到1.6以下，成为识别混凝土空心板预应力钢绞线从微观损伤到宏观损伤的一个临界点;通过强度分析法把混凝土空心板预应力钢绞线的不同损伤程度划分为三类:微小损伤、中度损伤和严重损伤;静载比的逐渐增大和荷载比的逐渐减小可以为混凝土空心板预应力钢绞线的损伤提供预警信号。 (3)采用空心板桥车辆荷载试验方法，将声发射传感器布置在跨中预应力钢绞线下方底板，使用声发射最优监测参数能量和声发射峰值频率对空心板桥进行监测，并对车辆荷载作用下空心板桥预应力钢绞线的安全状态进行了定量评估。研究结果表明:最敏感声发射监测参数能量的最大值为5.71mV*mS;空心板桥受到车辆荷载作用时会产生一个主要峰值频率带152-190kHz，当声发射b值在1.6到8之间时，此时混凝土空心板预应力钢绞线没有明显损伤形成;声发射监测得到的历史指数在1.57到2.46的范围内，严重度指数在31到298的范围内，空心板桥预应力钢绞线处于安全状态。
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