裂缝对西北地区桥梁结构耐久性能影响的研究
发布时间：2021-09-24 18:11
我国西北地区位居大陆腹部,因降水稀少、气温变化大、相对湿度小、强紫外线和风大等气候特征形成了冻融循环、冷热干湿交替和风沙侵蚀等特殊的自然气候环境。这种环境对桥梁结构的使用寿命是一个很大的考验,大部分西北地区桥梁结构在远未达到实际设计寿命时,就因耐久性能严重退化而失效。本论文在国内外对桥梁结构耐久性能研究成果的基础上,对西北地区特别是甘肃境内桥梁结构进行实地考察并分析裂缝病害原因,探究其对在役桥梁结构耐久性能的影响机理。主要工作为:（1）本论文针对西北地区特有的地理和气候环境,结合对桥梁的实地考察,分析裂缝产生的机理及其对桥梁结构耐久性能的影响。（2）由于混凝土裂缝的存在缩短了C2和2向混凝土内部传送的路径,加速了开裂区域钢筋脱钝锈蚀。本文运用有限元软件ANSYS以离散裂缝模型模拟分析不同裂缝宽度对混凝土碳化的影响规律,然后由其规律分析裂缝对桥梁结构耐久性能的影响。（3）结合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2012和《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010。以景家店桥为例,引入裂缝指标B,运用层次分析法,计算...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西北地形图
其它区域为温带大陆性气候，冬季严寒而干燥，夏季高温，降水稀少，自东向西递减。由于气候干旱，气温的日较差和年较差都很大。该区大部属中温带和暖温带。吐鲁番盆地为夏季全国最热的地区。托克逊为全国降水最少的地区。由图1.2可以看出西北地区只有各别地区年降水量超过400mm外，其余大部分地区都不足200mm，而西藏藏北高原、青海的柴达木和新疆塔克拉玛干地区降水量甚至都低于50mm。图 1.1 西北地形图 图 1.2 全国降水量分布图在上述自然环境条件下，大部分西北地区桥梁结构在远未达到实际设计寿命时，就因耐久性能严重退化失效而进行维修加固的案例屡见不鲜。甘肃省每年大概要花费五六千万对在役桥梁进行维修加固和预防性养护。另外，大部分西北地区桥梁使用 10年以上便因各种原因而出现纵、横、网状裂缝并有渗水泛碱腐蚀、混凝土碳化、钢筋锈蚀等现象。即结构开裂的时间远远短与 100 年的设计使用目标。因此，研究桥梁结构裂缝病害产生的机理；研究桥梁结构裂缝病害与其自身安全性、耐久性能的关系；进行裂缝对西北地区桥梁结构耐久性能影响的研究就显得极其重要了。本论文结合西北地区特殊的地理、气候环境条件。基于裂缝病害，从桥梁结构的碳化、承载能力和可靠度三方面就其耐久性能进行分析。
结构型式应有尽有，建桥技术水平也达到了世界一流。但在重视新建的同时，设计单位没有对结构的耐久性给予足够的重视，施工单位盲目的追求进度，从而在一定程度上忽视了在建桥梁结构的质量。桥梁投入运营后，管理部门没能同样重视对桥梁的养护管理工作。从而是在役桥梁产生了很多有关自身耐久性能方面的问题。尤其西北地区，因降水稀少、气温变化大、相对湿度小、风大和紫外线强等气候特征形成了冻融循环、干湿冷热交替和风沙侵蚀等典型的自然气候环境，同时也造就了西北沙漠戈壁、冻土和盐渍土等典型的工程地质条件。受干寒地区特殊的水、热、风等环境因素影响，干寒区混凝土桥梁的材料和结构物表现出与常规环境迥异的理化特征，形成了特殊的材料和结构物劣化和灾变的机理。部分在役混凝土桥梁已表现出耐久性退化的现象，出现裂缝、渗水腐蚀、冻胀、混凝土剥落钢筋外露等严重病害。如横贯中国大陆东、中、西部的交通大动脉-连霍高速（G30 线）嘉峪关段的北大河桥，该桥建于 2005 年，为 1-16m 的预应力混凝土空心板梁桥，建成通车仅短短的十二年左右全桥梁底就出现了 10~20cm 间隔分布的横向裂缝并渗水泛碱腐蚀（图 1.3）和不同程度的纵向裂缝并渗水泛碱腐蚀（图 1.4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速公路沥青路面的裂缝处理技术探讨[J]. 黎振. 工程技术研究. 2018(01)
[2]水灰比对高水材料力学特性影响的试验研究[J]. 张印,刘长武,谢辉,卢邦稳,王超,邹佳良. 工程科学与技术. 2017(S2)
[3]水泥混凝土桥面铺装产生裂缝的原因及防治措施[J]. 粱玉岭. 科技视界. 2017(12)
[4]混凝土中性化病害诊断[J]. 王会娟,杨嫚嫚. 门窗. 2017(01)
[5]混凝土收缩徐变预测模型试验研究[J]. 韩伟威,吕毅刚. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[6]混凝土桥梁裂缝成因综述[J]. 郑华. 甘肃科技纵横. 2015(09)
[7]钢板和钢箱加固简支T梁的有限元分析[J]. 李小雪,蔺鹏臻. 工程抗震与加固改造. 2015(03)
[8]高寒地区提高混凝土桥梁耐久性关键技术研究[J]. 杨树春. 黑龙江科技信息. 2014(36)
[9]水灰比以及水化程度对水泥水化计算模型的影响[J]. 陈川,王起才,张戎令,陈松,段运. 混凝土. 2014(07)
[10]应力、碳化及酸雨作用下混凝土中性化试验研究[J]. 许崇法,曹双寅,范沈龙,刘其伟. 土木工程学报. 2014(05)
硕士论文
[1]钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态的可靠度研究[D]. 余敏利.华南理工大学 2012
[2]基于检算系数和裂缝指标的RC梁桥承载能力评定[D]. 曹慧.长安大学 2011
[3]基于可靠度的GFRP筋混凝土受弯梁设计方法研究[D]. 邱峰.东北大学 2008
[4]钢筋腐蚀机理及氯离子影响机制的研究[D]. 刘玉.厦门大学 2007
[5]河南省高速公路路面坑槽与裂缝养护维修率的模糊回归应用研究[D]. 李连升.长安大学 2007
本文编号：3408209
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
西北地形图
其它区域为温带大陆性气候，冬季严寒而干燥，夏季高温，降水稀少，自东向西递减。由于气候干旱，气温的日较差和年较差都很大。该区大部属中温带和暖温带。吐鲁番盆地为夏季全国最热的地区。托克逊为全国降水最少的地区。由图1.2可以看出西北地区只有各别地区年降水量超过400mm外，其余大部分地区都不足200mm，而西藏藏北高原、青海的柴达木和新疆塔克拉玛干地区降水量甚至都低于50mm。图 1.1 西北地形图 图 1.2 全国降水量分布图在上述自然环境条件下，大部分西北地区桥梁结构在远未达到实际设计寿命时，就因耐久性能严重退化失效而进行维修加固的案例屡见不鲜。甘肃省每年大概要花费五六千万对在役桥梁进行维修加固和预防性养护。另外，大部分西北地区桥梁使用 10年以上便因各种原因而出现纵、横、网状裂缝并有渗水泛碱腐蚀、混凝土碳化、钢筋锈蚀等现象。即结构开裂的时间远远短与 100 年的设计使用目标。因此，研究桥梁结构裂缝病害产生的机理；研究桥梁结构裂缝病害与其自身安全性、耐久性能的关系；进行裂缝对西北地区桥梁结构耐久性能影响的研究就显得极其重要了。本论文结合西北地区特殊的地理、气候环境条件。基于裂缝病害，从桥梁结构的碳化、承载能力和可靠度三方面就其耐久性能进行分析。
结构型式应有尽有，建桥技术水平也达到了世界一流。但在重视新建的同时，设计单位没有对结构的耐久性给予足够的重视，施工单位盲目的追求进度，从而在一定程度上忽视了在建桥梁结构的质量。桥梁投入运营后，管理部门没能同样重视对桥梁的养护管理工作。从而是在役桥梁产生了很多有关自身耐久性能方面的问题。尤其西北地区，因降水稀少、气温变化大、相对湿度小、风大和紫外线强等气候特征形成了冻融循环、干湿冷热交替和风沙侵蚀等典型的自然气候环境，同时也造就了西北沙漠戈壁、冻土和盐渍土等典型的工程地质条件。受干寒地区特殊的水、热、风等环境因素影响，干寒区混凝土桥梁的材料和结构物表现出与常规环境迥异的理化特征，形成了特殊的材料和结构物劣化和灾变的机理。部分在役混凝土桥梁已表现出耐久性退化的现象，出现裂缝、渗水腐蚀、冻胀、混凝土剥落钢筋外露等严重病害。如横贯中国大陆东、中、西部的交通大动脉-连霍高速（G30 线）嘉峪关段的北大河桥，该桥建于 2005 年，为 1-16m 的预应力混凝土空心板梁桥，建成通车仅短短的十二年左右全桥梁底就出现了 10~20cm 间隔分布的横向裂缝并渗水泛碱腐蚀（图 1.3）和不同程度的纵向裂缝并渗水泛碱腐蚀（图 1.4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速公路沥青路面的裂缝处理技术探讨[J]. 黎振. 工程技术研究. 2018(01)
[2]水灰比对高水材料力学特性影响的试验研究[J]. 张印,刘长武,谢辉,卢邦稳,王超,邹佳良. 工程科学与技术. 2017(S2)
[3]水泥混凝土桥面铺装产生裂缝的原因及防治措施[J]. 粱玉岭. 科技视界. 2017(12)
[4]混凝土中性化病害诊断[J]. 王会娟,杨嫚嫚. 门窗. 2017(01)
[5]混凝土收缩徐变预测模型试验研究[J]. 韩伟威,吕毅刚. 中南大学学报(自然科学版). 2016(10)
[6]混凝土桥梁裂缝成因综述[J]. 郑华. 甘肃科技纵横. 2015(09)
[7]钢板和钢箱加固简支T梁的有限元分析[J]. 李小雪,蔺鹏臻. 工程抗震与加固改造. 2015(03)
[8]高寒地区提高混凝土桥梁耐久性关键技术研究[J]. 杨树春. 黑龙江科技信息. 2014(36)
[9]水灰比以及水化程度对水泥水化计算模型的影响[J]. 陈川,王起才,张戎令,陈松,段运. 混凝土. 2014(07)
[10]应力、碳化及酸雨作用下混凝土中性化试验研究[J]. 许崇法,曹双寅,范沈龙,刘其伟. 土木工程学报. 2014(05)
硕士论文
[1]钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态的可靠度研究[D]. 余敏利.华南理工大学 2012
[2]基于检算系数和裂缝指标的RC梁桥承载能力评定[D]. 曹慧.长安大学 2011
[3]基于可靠度的GFRP筋混凝土受弯梁设计方法研究[D]. 邱峰.东北大学 2008
[4]钢筋腐蚀机理及氯离子影响机制的研究[D]. 刘玉.厦门大学 2007
[5]河南省高速公路路面坑槽与裂缝养护维修率的模糊回归应用研究[D]. 李连升.长安大学 2007
本文编号：3408209
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