锈蚀中等跨径钢箱梁承载力研究

发布时间：2017-04-12 01:01

  本文关键词：锈蚀中等跨径钢箱梁承载力研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钢箱梁因其良好的抗扭性能和整体性,以及施工速度快、施工可减少交通影响等优点开始广泛应用于我国中等跨径桥梁中。由于城市工业环境的污染以及钢桥随着服役时间的增加,因锈蚀会使钢箱梁出现各种结构损伤,将严重影响钢箱梁桥的使用性能。因此,为了保证桥梁的安全运营,对在役中等跨径钢箱梁桥进行有承载力退化研究。本文以绍兴高桥立交中等跨径钢箱梁桥为依托,利用绍兴工业大气环境建立了钢箱梁的锈蚀模型,从锈蚀的角度出发,结合实桥检测、理论分析、以及材性试验和数值分析等方法,研究工业大气下均匀腐蚀对钢箱梁承载力的影响。本文的相关工作及主要结论如下:(1)对钢结构的锈蚀分类、钢梁涂层劣化和评定方法进行了归纳,其中涂层劣化主要包括涂装粉化、涂装起泡、涂装生锈、涂装开裂、涂装剥落等。根据涂层劣化及评定方法,对绍兴G104国道高桥立交桥进行检测与评定,并提出了维修方法。(2)在已有大气均匀腐蚀预测研究的基础上,并考虑到绍兴高桥工程所用钢材的化学成分和所处地区的环境因素,得出了模型中钢箱梁外部和内部的腐蚀深度预测公式分别为C_外=0.036t~(0.762)和C_内=0.049t~(0.587)。(3)对3组Q345qC钢材分组腐蚀后进行拉伸试验,发现当质量损失率小于10%时,屈服强度和抗拉强度变化不明显;质量损失率在10%~15%左右时,屈服强度和抗拉强度下降幅度较低,降幅分别为2.12%和0.02%;当质量损失率大于15%时,屈服强度和抗拉强度下降较为明显,降幅分别为6.90%和4.01%,弹性模量有下降趋势,降幅为2.90%。(4)在涂装劣化后(即涂层丧失保护作功能后),建立钢箱梁的锈蚀模型,对钢箱梁主体结构钢板的腐蚀深度进行定量分析。通过ANSYS Workbench16.0对桥梁的承载能力进行了评估分析,在正常运营状态下钢箱梁最大应力未达到屈服状态。腐蚀100年时钢箱梁的承载力下降14.9%。(5)总结了结构可靠度的基本理论,针对腐蚀后结构可靠度的时变性提出了时变可靠度与可靠度的衰减模型。钢箱梁涂层丧失保护功能后,根据计算得到的可靠度指标认为,在钢箱梁桥腐蚀10年左右时应当对其进行修复。
【关键词】：中等跨径 钢箱梁 锈蚀 承载力 可靠性
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-25
• 1.1 课题研究背景与意义15-20
• 1.1.1 钢箱梁的发展15-16
• 1.1.2 中等跨径钢箱梁的优势16-18
• 1.1.3 在役中等跨径钢箱梁桥存在的问题18-20
• 1.2 国内外研究现状20-23
• 1.2.1 国外研究现状20-21
• 1.2.2 国内研究现状21-23
• 1.3 研究内容与方法23-25
• 第2章 中等跨径钢箱梁桥的病害及维护研究25-49
• 2.1 涂装劣化及评定方法25-37
• 2.1.1 涂装粉化26-29
• 2.1.2 涂装起泡29-32
• 2.1.3 涂装生锈32-34
• 2.1.4 涂装开裂34-36
• 2.1.5 涂装剥落36-37
• 2.2 涂装劣化的影响因素及维护37-38
• 2.2.1 涂装劣化的影响因素37
• 2.2.2 涂装劣化维护37-38
• 2.3 钢箱梁涂装劣化评定及维修实例38-48
• 2.3.1 工程概述38-39
• 2.3.2 钢箱梁检测内容39
• 2.3.3 钢箱梁涂层病害检测结果及评定39-47
• 2.3.4 检测结果分析及维修方案47-48
• 2.4 本章小结48-49
• 第3章 钢箱梁锈蚀作用的分析49-59
• 3.1 钢箱梁腐蚀定义及机理49-51
• 3.1.1 腐蚀的定义49
• 3.1.2 钢箱梁锈蚀机理49-51
• 3.2 钢箱梁锈蚀类型及影响因素51-54
• 3.2.1 钢箱梁锈蚀分类51-53
• 3.2.2 钢箱梁锈蚀的影响因素53-54
• 3.3 钢箱梁锈蚀模型54-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第4章 锈蚀钢材的力学性能试验59-73
• 4.1 锈蚀方法59-61
• 4.1.1 锈蚀方法分类59-60
• 4.1.2 锈蚀方法及溶液的配制60-61
• 4.2 试件制作及试验分组61-62
• 4.3 加速锈蚀试验62-66
• 4.4 材料力学性能试验66-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 锈蚀对钢箱梁承载力的影响73-95
• 5.1 钢箱梁的锈蚀破坏73
• 5.2 钢箱梁的大气环境锈蚀预测分析73-76
• 5.3 钢箱梁桥跨动载试验76-79
• 5.3.1 脉动试验76-78
• 5.3.2 理论计算78-79
• 5.4 锈蚀钢箱梁的承载力有限元分析79-94
• 5.4.1 钢箱梁模型的几何信息和物理信息79-80
• 5.4.2 钢箱梁的有限元模型80-83
• 5.4.3 锈蚀钢箱梁的承载力分析83-94
• 5.5 本章小结94-95
• 第6章 锈蚀钢箱梁可靠性分析95-104
• 6.1 结构可靠度基本理论95-96
• 6.1.1 工程结构可靠性95
• 6.1.2 结构可靠度指标95-96
• 6.2 钢箱梁时变可靠度计算96-102
• 6.2.1 时变可靠度分析96-98
• 6.2.2 可靠度计算参数98-100
• 6.2.3 锈蚀钢箱梁可靠度计算100-102
• 6.3 钢箱梁修复时间确定102-103
• 6.4 本章小结103-104
• 结论与展望104-106
• 参考文献106-110
• 攻读学位期间发表的学术论文110-111
• 致谢111

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