钢管混凝土拱桥脱空检测和防治技术及工程应用
发布时间：2021-08-08 11:51
本文以钢管混凝土拱桥为主要研究对象,通过理论分析、模型试验和现场试验相结合的手段,探讨了钢管混凝土拱桥中发生脱空现象的检测方法和预防措施。对实际工程中钢管混凝土脱空现象的实时监测与预防做出进一步的研究,验证了本文理论体系的实用性,对推动工程实际应用起到指导性作用。（1）针对钢管混凝土的脱空现象,分析温度梯度、混凝土的收缩效应和膨胀剂对钢管混凝土脱空的影响,并基于OPENSEES进行钢管混凝土界面的计算分析,建立的偏心受压下的钢管混凝土柱强度模型,运用到钢管混凝土拱桥的安全受力评估中。（2）在钢管混凝土第一类缺陷的超声波检测中通过反演算法—迭代重建算法（SIRT）,绘制钢管混凝土的超声CT图像,基于超声对测法的声时分布色谱图达到定量检测缺陷的目的;针对钢管混凝土第二类缺陷。沿绕射脱空缺陷传播,为超声对测法定量检测脱空区范围提供了条件。（3）采用迭代法进行内置栓钉钢管混凝土脱空的界面损伤计算,分析考虑了钢管内含膨胀剂的混凝土收缩、温度效应,基于ABAQUS软件建立了精细化数值有限元模型,对内置栓钉钢管混凝土脱空后,钢管混凝土法向受力特性的进行研究分析;在钢管混凝土构件的钢管内壁上设置栓钉（...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
界面边缘类脱空
??＿皇??图２－?２钢管混凝土有限元模型（１４＿）?图２－?３施加温度梯度后的钢管混凝土截面有限元模型??在设计温度梯度作用下，混凝土中出现主拉应力为〇．８４ＭＰａ。??在设计温度梯度作用下，钢管与混凝土界面的第一主应力为〇．２８４ＭＰａ。?依据文献［２５］??的试验研究结果，钢管与混凝土的界面法向粘结强度为〇．８６ＭＰａ。依据以上分析，则钢管与??混凝土的界面在设计温度梯度下不发生脱空。??２．１．４厚度１４ｍｍ钢管的分析??建立同样的有限元数值模型，具体分析结果参见以下描述。分析１４＿的钢管计算结果，??其结论与１６ｍｍ钢管厚度模型类似，不再赘述。??总结１４＿和１６＿厚的钢管混凝土截面温度应力分析可以得到以下结论：在规范给定??的钢管混凝土温度梯度作用下，钢管与混凝土界面不发生脱空。??２．２混凝土收缩对钢管混凝土脱空的影响分析??２．２．１混凝土收缩的数值模拟方法??根据实验数据将收缩应变用对数函数进行拟合的计算公式为??＾?（？）?＝?－１９４．８９３?＋?８２．６１９１ｎ（？?＋?ｌ）?（２－１）??根据试验数据按ＣＥＢ／ＦＩＰＭＣ９０模式拟合的徐变系数计算公式为??厂?￣｜〇?？??翁?８．３，ｄ（ｊ?（２－２）??根据试验数据按ＡＣＩ２０９?（８２）模式拟合的徐变系数计算公式为??外＋識味４忐丄（２－３）??以上公式为同类型钢管混凝土收缩徐变的计算［２７］提供了参考。??６??
降温１５°Ｃ。??２．２．２混凝土收缩影响分析??具体有限元模型参见图２－４。??痛??賺??－１５?－１１．６６７?－２．３３３?－５?－ｌ．＃￣??－１３．３３３?－１０?－＃?叮叮??－３．３３３?０??图２－４混凝土降温后的钢管混凝土截面有限元模型??由于１６ｍｍ和１４ｍｍ厚钢管的温度变化计算结果接近，分析钢管与混凝土界面应力可以??看出：钢管与混凝土界面第一主应力最大为０．９５Ｍｐａ，大于钢管与混凝土的界面法向粘结强??度０．８６Ｍｐａ，所以会发生脱空现象。??实际工程中钢管与混凝土首先发生脱空，当钢管与混凝土脱空后混凝土将处于无约束自??由收缩状态，混凝土的应力不会达到数值模拟出现这么大的值，从而导致实际工程中混凝土??的主应力会低于混凝土的抗拉强度［２８］。??２．３膨胀剂对钢管混凝土脱空的影响分析??参考文献［２９］的研宄成果，添加微膨胀剂后，钢管混凝土的拉应变在１５天时能达到６０ｓｐ。??具体实验结果参见图２－５。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱空对钢管混凝土拱桥稳定性影响分析[J]. 刘铭炜,禹智涛. 广东土木与建筑. 2018(03)
[2]超声波检测矩形钢管混凝土脱空缺陷的研究[J]. 董军锋,王耀南,昝帅. 建筑科学. 2018(01)
[3]钢管混凝土拱桥内置栓钉的防脱空研究[J]. 林新元,董向前,刘冠之,张万志,张峰. 施工技术. 2017(S2)
[4]脱空对钢管混凝土拱面外稳定承载力的影响[J]. 董云峰,周贺,胡晓光,沙丽荣. 吉林建筑大学学报. 2017(03)
[5]脱空对钢管混凝土拱肋内力分布的影响[J]. 郑皓文,云迪,齐亚丽. 低温建筑技术. 2017(03)
[6]超声法检测建筑工程钢管混凝土缺陷试验研究[J]. 陈逵,李骅庚,曹智雄,孙盛. 施工技术. 2017(03)
[7]钢管混凝土脱粘的超声波检测模型试验[J]. 岳文军,杨国强,王栋,董向前,刘冠之,韩福洲. 施工技术. 2016(23)
[8]脱空后钢管混凝土拱桥的受力性能分析[J]. 崔龙龙,汪莲. 工程与建设. 2016(05)
[9]脱空对圆钢管混凝土受剪性能的影响分析[J]. 叶勇,韩林海,陶忠. 工程力学. 2016(S1)
[10]施工阶段钢管混凝土拱肋脱黏、脱空防治[J]. 冯智,王建军,韩玉,秦大燕. 公路. 2015(12)
本文编号：3329905
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
界面边缘类脱空
??＿皇??图２－?２钢管混凝土有限元模型（１４＿）?图２－?３施加温度梯度后的钢管混凝土截面有限元模型??在设计温度梯度作用下，混凝土中出现主拉应力为〇．８４ＭＰａ。??在设计温度梯度作用下，钢管与混凝土界面的第一主应力为〇．２８４ＭＰａ。?依据文献［２５］??的试验研究结果，钢管与混凝土的界面法向粘结强度为〇．８６ＭＰａ。依据以上分析，则钢管与??混凝土的界面在设计温度梯度下不发生脱空。??２．１．４厚度１４ｍｍ钢管的分析??建立同样的有限元数值模型，具体分析结果参见以下描述。分析１４＿的钢管计算结果，??其结论与１６ｍｍ钢管厚度模型类似，不再赘述。??总结１４＿和１６＿厚的钢管混凝土截面温度应力分析可以得到以下结论：在规范给定??的钢管混凝土温度梯度作用下，钢管与混凝土界面不发生脱空。??２．２混凝土收缩对钢管混凝土脱空的影响分析??２．２．１混凝土收缩的数值模拟方法??根据实验数据将收缩应变用对数函数进行拟合的计算公式为??＾?（？）?＝?－１９４．８９３?＋?８２．６１９１ｎ（？?＋?ｌ）?（２－１）??根据试验数据按ＣＥＢ／ＦＩＰＭＣ９０模式拟合的徐变系数计算公式为??厂?￣｜〇?？??翁?８．３，ｄ（ｊ?（２－２）??根据试验数据按ＡＣＩ２０９?（８２）模式拟合的徐变系数计算公式为??外＋識味４忐丄（２－３）??以上公式为同类型钢管混凝土收缩徐变的计算［２７］提供了参考。??６??
降温１５°Ｃ。??２．２．２混凝土收缩影响分析??具体有限元模型参见图２－４。??痛??賺??－１５?－１１．６６７?－２．３３３?－５?－ｌ．＃￣??－１３．３３３?－１０?－＃?叮叮??－３．３３３?０??图２－４混凝土降温后的钢管混凝土截面有限元模型??由于１６ｍｍ和１４ｍｍ厚钢管的温度变化计算结果接近，分析钢管与混凝土界面应力可以??看出：钢管与混凝土界面第一主应力最大为０．９５Ｍｐａ，大于钢管与混凝土的界面法向粘结强??度０．８６Ｍｐａ，所以会发生脱空现象。??实际工程中钢管与混凝土首先发生脱空，当钢管与混凝土脱空后混凝土将处于无约束自??由收缩状态，混凝土的应力不会达到数值模拟出现这么大的值，从而导致实际工程中混凝土??的主应力会低于混凝土的抗拉强度［２８］。??２．３膨胀剂对钢管混凝土脱空的影响分析??参考文献［２９］的研宄成果，添加微膨胀剂后，钢管混凝土的拉应变在１５天时能达到６０ｓｐ。??具体实验结果参见图２－５。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱空对钢管混凝土拱桥稳定性影响分析[J]. 刘铭炜,禹智涛. 广东土木与建筑. 2018(03)
[2]超声波检测矩形钢管混凝土脱空缺陷的研究[J]. 董军锋,王耀南,昝帅. 建筑科学. 2018(01)
[3]钢管混凝土拱桥内置栓钉的防脱空研究[J]. 林新元,董向前,刘冠之,张万志,张峰. 施工技术. 2017(S2)
[4]脱空对钢管混凝土拱面外稳定承载力的影响[J]. 董云峰,周贺,胡晓光,沙丽荣. 吉林建筑大学学报. 2017(03)
[5]脱空对钢管混凝土拱肋内力分布的影响[J]. 郑皓文,云迪,齐亚丽. 低温建筑技术. 2017(03)
[6]超声法检测建筑工程钢管混凝土缺陷试验研究[J]. 陈逵,李骅庚,曹智雄,孙盛. 施工技术. 2017(03)
[7]钢管混凝土脱粘的超声波检测模型试验[J]. 岳文军,杨国强,王栋,董向前,刘冠之,韩福洲. 施工技术. 2016(23)
[8]脱空后钢管混凝土拱桥的受力性能分析[J]. 崔龙龙,汪莲. 工程与建设. 2016(05)
[9]脱空对圆钢管混凝土受剪性能的影响分析[J]. 叶勇,韩林海,陶忠. 工程力学. 2016(S1)
[10]施工阶段钢管混凝土拱肋脱黏、脱空防治[J]. 冯智,王建军,韩玉,秦大燕. 公路. 2015(12)
本文编号：3329905
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