基于銹蝕損傷的組合鋼橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估及疲勞壽命預(yù)測(cè).pdf

1、隨著我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，荷載等級(jí)的提高，大量修建于上世紀(jì)的橋梁由于設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低，急需采取必要技術(shù)措施進(jìn)行改造和加固。由于鋼橋采用容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)承載潛力大，因此與采用極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)的混凝土橋梁相比更具有加固改造價(jià)值。在對(duì)橋梁進(jìn)行改造之前，必須準(zhǔn)確的對(duì)在役橋梁進(jìn)行評(píng)估，從而為橋梁的維修改造決策提供技術(shù)依據(jù)。 本文以廣州海珠橋安全性評(píng)估與加固改造為背景，系統(tǒng)的探討了在役組合鋼橋的承載能力綜合評(píng)估方法和疲勞壽命評(píng)估方法。論文跟

2、蹤橋梁體系加固過程，根據(jù)橋梁局部桿件材料試驗(yàn)及加固施工過程確定結(jié)構(gòu)材料參數(shù)及力學(xué)參數(shù)，采用有限元方法對(duì)橋梁加固前、加固中、加固后各階段的靜動(dòng)力特性進(jìn)行了詳細(xì)跟蹤分析，提出和總結(jié)了損傷鋼桁架橋體系加固方法和承載力綜合評(píng)估方法。依據(jù)大氣網(wǎng)站試驗(yàn)資料并結(jié)合實(shí)橋檢測(cè)結(jié)果，首次提出和建立了鋼橋的一般銹蝕模型和局部銹蝕模型，明確了結(jié)構(gòu)銹蝕狀態(tài)與時(shí)間的關(guān)系，建立反映地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)的舊鋼橋銹蝕模型并提出鋼橋銹蝕評(píng)估方法。首次提出了舊鋼橋恒載應(yīng)力狀態(tài)評(píng)估的

3、應(yīng)力釋放法，通過對(duì)鋼橋局部構(gòu)件恒載應(yīng)力的測(cè)試和分析，對(duì)橋梁的承載能力進(jìn)行了準(zhǔn)確的評(píng)估?；阡P蝕損傷分級(jí)，進(jìn)行了組合鋼橋極限承載力分析和評(píng)價(jià)。采用通用程序按照三跨索桁組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，采用城市荷載對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載，考慮材料與幾何非線性效應(yīng)，對(duì)橋梁進(jìn)行了靜力非線性屈曲分析，得到了結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)模態(tài)、穩(wěn)定安全系數(shù)、構(gòu)件失穩(wěn)破壞序列及破壞方式，給橋梁的維修養(yǎng)護(hù)提供了重要的參考資料。承載能力綜合評(píng)估結(jié)果表明，橋梁經(jīng)過體系加固后，由三跨簡(jiǎn)支桁架轉(zhuǎn)變?yōu)槿?/p>

4、索桁組合連續(xù)鋼桁架，結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性明顯好轉(zhuǎn)，消除了結(jié)構(gòu)較大的殘余變形，恒載應(yīng)力狀態(tài)明顯改善，橋梁的承載能力得到有效提高。 鑒于鋼橋疲勞現(xiàn)象比較突出，本文根據(jù)實(shí)橋交通量調(diào)查資料，確定了現(xiàn)有汽車荷載參數(shù)的概率模型和荷載譜模擬的隨機(jī)變量，根據(jù)橋梁運(yùn)營(yíng)歷史，按照解放前、加固前與加固后將交通歷史分為三個(gè)階段，分別建立了相應(yīng)的交通荷載特征參數(shù)和結(jié)構(gòu)計(jì)算模型；以ASSHTO規(guī)范疲勞細(xì)節(jié)D級(jí)(71MPa)作為鉚接構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度S-N曲線，采用M