铁路桥梁混凝土护栏耐久性评估与优化

发布时间：2017-04-07 13:23

  本文关键词：铁路桥梁混凝土护栏耐久性评估与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混凝土小尺寸构件在使用中,一般不作为主要的受力构件,仅作为装饰或者防护结构,但是对其观感及安全性有较高要求。在实际工程中,因其设计、施工及维护的不当或者受所处环境的影响,致使构件出现劣化现象,若不及时修复劣化部位,将影响构件正常使用,存在安全隐患。基于正确评价护栏构件劣化情况,结合护栏基准期结构进行优化,总结合理的修复工法,对于实际维护小尺寸构件存在重大经济及现实意义。本文针对某城际铁路护栏各构件的实际劣化情况进行了分析总结,结合本地区环境下相关的碳化及钢筋锈蚀实际试验,根据护栏所处地区耐久性环境的划分,分别预测护栏各构件的碳化以及钢筋锈蚀寿命,结合试验所得碳化、钢筋锈蚀模型及护栏基准期,进行护栏优化设计,但是目前护栏已经劣化,所以针对目前的护栏状况提出相应的修复耐久性及评估修复后性能的方法,本文内容如下:(1)判定在役构件状态的一重要内容就是混凝土强度,当前,小构件混凝土强度判定没有较为精确方式。本文针对桥梁护栏等小尺寸构件无损测强研究,结合相关试验,阐述应力波测定混凝土强度的方法,得出小尺寸混凝土构件应力波测强曲线。(2)对护栏目前损伤、病害情况及所在地区环境做出具体描述。(3)通过本地区混凝土碳化实际试验,得出碳化寿命预测方法,结合某城际铁路所在地区与本地区碳化影响因素的不同及护栏所受风压影响,得出护栏实际碳化寿命计算方法,以此推定护栏各类构件碳化寿命。(4)通过无裂缝构件和存有横向裂缝构件各自钢筋的锈蚀电流试验,得出本地区自然环境下,无裂缝构件和基于横向裂缝构件锈蚀电流预测模型。根据护栏所在地区锈蚀影响环境的不同,得出基于横向裂缝护栏钢筋电流密度预测模型。结合目前护栏构件实际状态,计算护栏锈蚀年限。(5)分析护栏构件在放置、运输、吊装及运营使用过程中的构件开裂情况。(6)结合实际试验所得碳化、钢筋锈蚀寿命预测模型及护栏在役阶段受力模型,基于护栏优化目标函数和护栏基准期,对护栏进行优化设计。(7)针对目前护栏劣化状态,根据耐久性修复性能要求,论述护栏修复材料的选取和进行修复过程的相关工法,并提出如何评估修复后构件性能的要求及方法。
【关键词】：护栏混凝土 耐久性 寿命预测 优化设计 修复方法
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U443.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 概述10
• 1.2 国内外研究现况10-13
• 1.2.1 国内外耐久性研究概况10-11
• 1.2.2 钢筋混凝土的劣化机理11-13
• 1.3 研究本课题的背景及意义13-15
• 1.4 本文的研究工作15-16
• 2 应力波检测混凝土强度试验研究16-33
• 2.1 概述16
• 2.2 混凝土强度检测的主要方法及原理16-19
• 2.2.1 常用无损测强方法16-18
• 2.2.2 应力波法测强原理18-19
• 2.3 混凝土试块配合比设计及制作19-22
• 2.3.1 试验方案19
• 2.3.2 试件制作19-22
• 2.3.3 试验仪器22
• 2.4 卵石混凝土试块试验分析22-27
• 2.4.1 试块应力波测试分析23-24
• 2.4.2 测强曲线制定24-27
• 2.5 碎石混凝土试块试验分析27-29
• 2.5.1 试块应力波测试分析27
• 2.5.2 测强曲线制定27-29
• 2.6 隔柱混凝土试件试验分析29-32
• 2.7 本章小结32-33
• 3 护栏混凝土劣化状态检查33-43
• 3.1 概述33
• 3.2 桥梁混凝土护栏所处环境调查33-34
• 3.3 护栏劣化状态检测34-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 护栏混凝土碳化寿命可靠度分析43-57
• 4.1 概述43
• 4.2 混凝土构件寿命评估准则43-44
• 4.3 混凝土碳化机理及影响因素44-45
• 4.3.1 碳化机理44
• 4.3.2 碳化影响因素44-45
• 4.4 预测混凝土碳化深度随机模型45-48
• 4.4.1 碳化模型45-46
• 4.4.2 混凝土碳化影响系数取值46-47
• 4.4.3 碳化深度随机模型47-48
• 4.5 混凝土强度与碳化深度关系48-50
• 4.6 混凝土碳化可靠度分析50-56
• 4.6.1 混凝土碳化耐久性分析方法51-52
• 4.6.2 钢筋混凝土基于碳化可靠度的寿命预测52-53
• 4.6.3 预测护栏钢筋混凝土构件碳化寿命53-56
• 4.7 本章小结56-57
• 5 基于横向裂缝护栏构件钢筋锈蚀寿命预测57-71
• 5.1 概述57
• 5.2 钢筋锈蚀机理57-58
• 5.3 锈蚀深度与锈蚀电流密度关系58-59
• 5.4 一般大气环境下钢筋锈蚀电流密度基本模型59-62
• 5.4.1 一般环境下钢筋锈蚀电流密度模型59-60
• 5.4.2 基于横向裂缝构件钢筋锈蚀电流密度模型60-62
• 5.5 护栏构件钢筋寿命计算62-70
• 5.5.1 本地区小尺寸构件钢筋锈蚀电流密度试验63-67
• 5.5.2 某城际铁路桥梁护栏钢筋锈蚀电流密度计算67-68
• 5.5.3 某城际铁路桥梁护栏钢筋锈蚀寿命计算68-70
• 5.6 本章小结70-71
• 6 护栏构件存放、运输、吊装及运营阶段开裂原因分析71-83
• 6.1 概述71-72
• 6.2 护栏存放、运输阶段分析72-74
• 6.3 护栏吊装阶段分析74-77
• 6.4 护栏运营使用阶段分析77-82
• 6.4.1 荷载情况77-79
• 6.4.2 模型的建立79-82
• 6.5 应力分析82
• 6.6 本章小结82-83
• 7 混凝土护栏优化设计83-91
• 7.1 概述83
• 7.2 混凝土耐久性优化设计83
• 7.3 护栏优化模型83-86
• 7.3.1 设计变量83
• 7.3.2 约束条件83-84
• 7.3.3 优化成本模型84
• 7.3.4 腐蚀开始时间84
• 7.3.5 钢筋失效年限模型84-86
• 7.4 护栏优化设计86-90
• 7.5 本章小结90-91
• 8 劣化护栏耐久性修复91-103
• 8.1 概述91
• 8.2 修复结构性能要求91-92
• 8.3 护栏修复材料的选择92-95
• 8.3.1 修复材料类型93
• 8.3.2 修复材料属性93-94
• 8.3.3 修复护栏选材94-95
• 8.4 护栏耐久性修复技术95-101
• 8.4.1 修补裂缝技术95-100
• 8.4.2 处理构件表面100-101
• 8.4.3 处理钢构件锈蚀101
• 8.5 修复构件耐久性能评估方法101-102
• 8.6 本章小结102-103
• 9 结论与展望103-105
• 9.1 主要结论103
• 9.2 展望103-105
• 参考文献105-108
• 致谢108-109
• 攻读学位期间的研究成果109

【参考文献】

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1 耿欧;混凝土构件中钢筋锈蚀速率预计模型研究[D];中国矿业大学;2008年

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本文编号：290554