基于车桥耦合大气腐蚀下铁路钢桁架桥力学性能研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sadddddd
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国东北地区最早一批铁路桁架桥梁建成至今已超过百年,受严寒地区大气腐蚀环境的影响,均出现了严重的腐蚀现象。但由于缺乏相关研究,大气腐蚀对铁路桁架桥力学性能影响如何,尚不明确。对此,本文基于车桥耦合原理,探究了移动车辆荷载作用下,具有腐蚀损伤的铁路桁架桥动力响应与构件应力分布规律。并结合分析结果,针对铁路桁架桥的腐蚀耐久防护提出了维修加固与预防建议,研究成果以期为我国既有铁路桥梁维护及未来铁路桥梁设计建造提供一定参考。本文主要研究内容及结论如下:(1)首先,通过文献查阅与实地考察,确定了桁架桥的易腐蚀部位,分别为主梁腹板与底部翼缘板交界区域,上节点与临近连接杆件外侧区域及下节点与临近杆件的内侧区域。随后,考虑传统车桥耦合求解不适用于桥梁腐蚀研究的局限,本文基于车桥耦合振动理论,以有限元仿真软件ABAQUS为基础,提出了一种适用于桥梁腐蚀损伤研究的车桥耦合振动求解方法,并通过与前人研究成果进行对比,验证了此方法的合理性。(2)以吉林市跨松花江铁路桁架桥为工程背景,建立了不同腐蚀损伤条件下的车桥耦合振动模型,并获得了列车编组过桥时腐蚀桁架桥的动力响应与构件应力变化。其中,当桁架桥主梁腹板与底部翼缘板交界区域腐蚀断裂,桥梁的位移振动幅值增加了44%,位移平均值增加了9%,位移峰值增加了11%;而在上、下节点区域腐蚀断裂后,桥梁的位移振动幅值、位移平均值及位移峰值也分别增加了200%、30%、120%及400%、68%、120%。可见,当桁架桥主梁及节点区域出现严重腐蚀损伤,列车通过时桥梁的挠度响应及结构的振动幅度会显著提升。(3)桁架桥主梁腹板与底部翼缘交界区域腐蚀断裂后,桥梁腹杆的应力均值及应力振动幅值涨幅超过7%,表明桁架桥主梁区域的严重腐蚀损伤,会导致列车通过时桥梁腹杆的平均应力及应力振幅整体增加。而在桁架桥上节点区域腐蚀断裂后,桥梁腹杆的应力幅值降低至少20%,而靠近腐蚀区域连接系杆件的平均应力却增加了1倍,且应力幅值也增加了2倍。这说明当桁架桥上节点区域出现严重腐蚀,在车辆荷载作用下,桥梁腹杆的应力振幅会降低,而靠近腐蚀区域连接系杆件的平均应力及应力振幅会上升。而对于下节点区域的腐蚀损伤,当桁架桥下节点区域腐蚀断裂,桥梁下弦杆的应力均值、幅值涨幅超过2倍,而上弦杆、腹杆的应力幅值却下降了70%及20%。由此可见,当桁架桥下节点区域出现严重腐蚀,桥梁下弦杆的平均应力及应力振幅会显著上升,而上弦杆与腹杆则表现为应力幅值降低但平均应力基本不变。(4)桁架桥主梁腹板与底部翼缘交界区域腐蚀断裂后,桥梁弦杆、腹杆及连接杆的应力峰值整体上升。而在桁架桥跨中上节点区域腐蚀断裂后,桥梁靠近跨中的连接杆应力峰值增加了4倍,同时靠近跨中的主梁应力也增加了25%。这说明,在桁架桥跨中上节点区域出现严重腐蚀后,桥梁靠近跨中连接杆及主梁的应力峰值会明显增加。但是,不同腐蚀位置所得构件的应力分布规律不同,其中当桁架桥左侧(右侧)上节点区域出现严重腐蚀,则表现为桥梁靠近左侧(右侧)连接杆及相反侧主梁的应力显著上升。另一方面,当桁架桥跨中下节点区域出现严重腐蚀损伤,其剩余下弦杆与靠近跨中的主梁将承担更大的荷载;但是,若腐蚀出现在桥梁某一侧的下节点区域,此时杆件的应力分布则表现为远侧下弦杆与靠近腐蚀区域腹杆与主梁的应力显著增加。(5)最后结合分析结果,针对铁路桁架桥的腐蚀耐久防护,提出了维修加固及预防建议。首先,针对桁架桥主梁区域的腐蚀现象,建议在主梁腐蚀初期,便及时加固桥梁的腐蚀区域及弦杆、腹杆、连接杆等构件,以保证桥梁在出现严重腐蚀损伤后,各构件仍具有足够的安全储备。其次,针对桁架桥上节点区域的腐蚀现象,建议在跨中上节点区域出现轻微腐蚀后,及时加固桥梁的腐蚀区域及靠近跨中的连接杆与主梁;而当其某一侧的上节点区域出现轻微腐蚀,则建议加固桥梁的腐蚀区域及靠近腐蚀区域的连接杆件与背离腐蚀一侧的主梁。最后,针对桁架桥下节点区域的腐蚀现象,建议在桁架桥跨中下节点区域出现轻微腐蚀后,及时加固桥梁的腐蚀区域及余下的下弦杆与靠近跨中的主梁;而当其某一侧下节点区域出现轻微腐蚀,则建议加固桥梁的腐蚀区域及背离腐蚀一侧的下弦杆及靠近腐蚀区域的主梁与腹杆。此外,为防止严重腐蚀导致桥梁连续倒塌,建议在桁架桥出现腐蚀后,及时加装桥梁防坍塌装置。
其他文献
随着城市化的快速发展,城市人口的数量随之增多,城市内部在有限的空间内建筑和人愈发聚集。不合理的城市规划和设计,不合理的建筑摆放和布局以及建筑材料的使用不当,使城市风热环境,尤其是小区风热环境日益严峻。小区严峻的风环境以及热环境,会增加夏季的空调使用能耗,还会对人体的健康产生危害。近些年来,越来越多的专家学者认为想要从根本上改善住区环境质量,其中最有效的方法是科学的进行规划设计。这就要求我们在对小区
学位
在“一带一路”的倡议下,我国企业逐步走向世界,其中建筑企业是不可忽视的重要组成部分。随着中国建筑企业在国际市场份额的不断增加,建设过程中的问题也开始暴露出来,由于缺乏大型国际工程管理经验,以及履行社会责任不善导致产生不良影响。本文在相关文献和社会责任报告研究的基础上,考察了企业社会责任的兴起和发展,并结合当前建筑企业的社会责任实践,从系统的角度分析了海外建筑企业社会责任的有效履行。本文首先介绍了相
学位
教室是中小学生一天中最重要的学习空间,目前,中小学教室多数存在人员密度过大的问题,而中小学生日间绝大部分时间又是在教室中度过,因而教室内空气品质的好坏能够直接决定学生的身心健康和学习效率。另外随着2019年末新冠疫情的出现,为使学校正常开展教学工作的同时保证师生的免受新冠病毒困扰,作为高密度建筑的教室更是当今社会新冠疫情防控的重要工作。在采暖季学校为了保暖需要将门窗关闭,导致新风量不足,造成教室中
学位
应急能力建设是国家治理体系与治理能力现代化建设的重要组成部分,历来受到国家领导人与社会各界的高度重视,而人类当下面临着日益增加的突发公共卫生事件风险,社会发展与人类健康不断遭遇严峻挑战,突发公共卫生事件下的应急能力亟待提升。施工企业具有项目生产周期长、作业现场复杂、劳动力密集、业务地域广和人员流动性强等特点,所以在突发公共卫生事件发生后其遭受影响广、程度深、损失大。从目前来看,施工企业应急能力水平
学位
为了降低人们对于化石燃料的依赖,大家更多地去探索新能源所带来的效益,其中,风力发电机作为可以利用风能这一清洁能源的发电装置,对于风力发电机的研究也成为大势所趋。然而,风力发电机具有众多优势的同时,也面临着很多问题。风力发电机属于新型高耸结构,其风机基础作为风力发电机的核心部件之一,除了要承受机身自身的重力荷载,还要长期承受作用在塔筒和叶片上的风荷载。风荷载作为分布极其不规律的随机荷载,极易导致风机
学位
长期以来,洗浴系统热水制备大多以锅炉燃煤为主,将浪费煤炭资源,污染城市环境。低温余热高效回收利用技术是许多学者研究的重点,本课题依托“十三五”国家科技支撑计划,低品位热能高效回收与利用技术及装置研发(2016YFB0601701)进行研究,将洗浴过程中产生的废水及浴区内不断产生的多余湿蒸汽内大量可利用热量,采用污水换热器、空气热回收器等装置可将热量有效回收,配合相变储能技术储热密度高、可以实现能量
学位
为推动建筑工业化进程,我国积极发展装配式建筑,预制构件作为装配式建筑的核心环节,其进度安排合理性对整个装配式建筑施工进度产生重要影响。目前装配式建筑预制构件生产管理专业化程度低,生产管理者过度依赖以往调度经验,导致生产过程中出现了调度混乱、预制构件交付提前或延后,生产效率低下、成本高等问题,一定程度上阻碍了建筑工业化进程。因此,通过对预制构件进行科学合理的生产安排,科学合理的安排预制构件生产,对提
学位
汽车制造企业的发展在我国各行业的经济发展中占据着重要地位,截至2020年末,我国拥有15686家汽车制造企业,相比于2019年末新增290家企业,汽车制造企业共获得了 5093.6亿元的利润,在很大程度上推动了社会的经济发展。近年来,国家大力推进传统汽车制造业的产业结构升级和转型,汽车制造企业正面临着新的机遇与挑战。外部的市场竞争不断加剧、转型初期面临的困难、技术上的创新难以突破等诸多问题都会给企
学位
现代公司制度在过去的一百多年间发展迅速,公司管理也迈向了越来越高的专业化和复杂化,很多企业所有者虽然拥有企业股权,但对于企业管理涉及的“是什么,为什么,怎么样”等方面并没有足够的经验和能力,所以他们需要招募具备相关理论以及实践经验的管理者去帮助他们完成公司的日常经营管理。然而对于公司管理,两者之间的契约关系可能导致两者存在着不同的期望目标。一般来说,所有者的期望目标是股东的财富能够最大化,但是经营
学位
超疏水材料指对水具有极端排斥性的材料。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种理想的低表面能材料,使用PDMS制备超疏水材料具有无氟环保、价格低廉等特点。利用PDMS制备超疏水材料的方法有许多,其中烧结法最为简单便捷。PDMS燃烧时产生大量的烟灰,利用烟灰形成的粗糙结构和烟灰本身的低表面能性可轻松完成超疏水材料的制备。然而烟灰形成的粗糙结构非常脆弱且对基底材料的选择存在限制,这限制了PDMS灰的使用。本论
学位