对 于 承 受 活 荷 载 作 用 的 桥 梁 ，在 一 定 反 复 荷 载 作 用 下 结 构会 发生 疲 劳破 坏 。为 研 究 预 应 力 混 凝 土结
构 的疲劳可靠性 ，以一座 5跨先简支后连续部分预应力混凝土箱梁桥为例 ，从 概率分析的角度 ，将荷载横 向分布系
数 和 荷载 增 长 系 数 视 为 随机 变 量 ，改变 其 标 准 差 ，研 究 其对 结 构 抗 弯 、抗 剪 2种 失 效 模 式 疲 劳 可靠 性 的影 响 。结 果
表明 ：荷载横向分布系数和荷载增长 系数 的变异性 对结构可靠性 的影响非常 明显 ，前者影 响更大 ；在 相同情况下 ，
抗弯失效模式 的失效概率大于抗剪失效模式的失效概率 ；在载重较 大的荷载反复作用 下，预应力 混凝土结构 的疲
劳可靠性较小 。
关键词 ：箱粱桥 ；预应 力混凝土结构 ；疲 劳；可靠性；荷载参数 ；分析
中 图 分类 号 ：U448．213；U441．5 文 献 标 志码 ：A 文 章 编 号 ：1671—7767(2011)05— 0044—04
1 前 言
铁路 桥梁 、公 路桥 梁 等在 交变 荷 载作用 下 相继
发生疲 劳失效 事故[1]，已经引起 了各界 的广泛关 注 ，
其 疲劳 破坏部位 多 为应 力 集 中且 应 力 复杂 的部 位 ，
涉及钢 筋 、预 应力 筋及 混凝 土等材 料 。由于 结构 材
料 性能 固有 的离 散性 以及 荷载 的 随机 性 ，在 一定 反
复荷载作 用下结 构将会 发生疲 劳破坏 。 因此对 于承
受 活荷载作 用 的桥梁 ，在 服役 期 间 不仅 需 要研 究 其
极 限承载 能力 ，其 疲劳性 能也需要 研究 。
目前 国内 、外 学 者主 要 针对 钢筋 混凝 土 结构 和
钢结 构 的疲劳 性 能展 开 研 究_2 j，对预 应力 混 凝 土
结构 ，特别是 大跨 超静 定 预应 力 混凝 土 结构 的疲 劳
性能研 究较 少 。冯 秀锋等口 基 于实测 的钢筋混 凝土
吊车 梁疲劳 荷载谱 ，对 部 分预 应 力混 凝 土简 支 梁进
行 了疲劳试 验 ，发 现所 有 预应 力 混凝 土 试验 梁 的疲
劳破坏 均始 于纯弯 区段 内某条 主裂缝 所在截 面处普
通钢筋 的疲劳 断 裂 。Alain等L9]研 究 了在 等 幅循 环
荷 载作 用下箱梁 结构 的裂 缝 疲劳 性能 。C6sar等[103
在 考虑 了交通状 态 、温度 效 应 以及 不 同 的基 础沉 降
等的基础 上 ，基 于材 料 的 S～N 曲线 和 Miner线 性
累积损 伤 准 则 ，研 究 了钢 筋 和 预 应 力 筋 的疲 劳 可
靠 性 。
在实 际工程 中 ，随机 性交变荷 载 占很 大 比例 ，幅
值 大小不好 控制 ，各级 荷 载 作用 下结 构 的损 伤很难
确定 ，而且结 构疲劳 寿命不 仅与加 载历程 、循 环应力
的幅值大小 有关 ，还 与结构 材料 的组 成 、结构 构件 的
制作 工艺和方 法 、构 件质 量 等 多种 因素有 关 。在 一
定 的交变荷 载作用 下 结构 是 否破 坏 是不 可 预知 的，
因此对 结构 的疲劳 可靠性采 用概率 的方法进行 分析
研究 。
以一座 5跨先简 支后连续 的部分 预应力混 凝土
连续箱梁桥为例，通过改变荷载增长系数和荷载横
向分布 系数 的标 准 差角 度 ，研究 荷 载增 长 系数 和 荷
载横 向分布 系数 的变异 性对结 构抗弯 和抗剪 2种失
效 模式 可靠性 的影 响 ，即改 变作 用 在结 构 上 的荷 载
幅度 ，研究 在反 复变 幅荷 载 作用 下 预应 力 混凝 土 结
构抗弯 和抗剪失效 模式 的疲劳 可靠性 。
2 结构构 件抗 力的统计 参数
2．1 混凝 土强度 的历时变化 模型
混凝土 强度是 确定预应 力混凝 土构件抗 力 的最
主要 参数之 一 ，其 随 时间 变化 的规 律是 确定 钢 筋混
凝土 结构构件 时变抗 力模 型的基础 。
牛荻涛等口l_在总结 国 内、外暴 露试 验 和实 测结
果 的基 础上 ，利 用统 计 回归 方 法提 出 了服 役 结构 的
混凝 土立方体抗 压强度 均值和 标准差 的历时变 化模
型 ，见式 (1)、(2)。
r ( )一 r × {1．378 le～。·。¨ ‘ 肚一 ·’ ’ ) (1)
(纠 -----a~ 。 × (0．034 7 +O．977 2) (2)
式 中， 。
、
。 分别 为混凝 土 28 d立 方 体抗 压强 度
均值 和标 准差 。
2．2 混凝 土强度 等级 的历时变化 模型
目前关 于混凝 土强度 等级 的历 时变 化模 型未 见
相关 研究 ，本 文根 据规 范 中混 凝 土轴 心 抗压 强 度 和

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