系杆拱桥吊杆腐蚀疲劳与安全性研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w232010
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
系杆拱桥作为一种结构形式变化多样,受力合理的桥梁形式,受到工程界和城市规划者的青睐,并因此成为我国许多城市景观桥梁和公路桥梁的首选。但是,系杆拱桥长期处于室外环境下,吊杆受到气体及雨水、海水等腐蚀,并承受大量的交通荷载和风荷载等循环荷载,由此造成的吊杆腐蚀疲劳问题也逐渐暴露出来。吊杆的腐蚀疲劳破坏严重影响了桥梁结构的安全性,并逐渐成为其在当今系杆拱桥建设中的制约因素。   本文在对拱桥吊杆腐蚀疲劳破坏机理分析的基础上,采用理论推导、数值模拟方法分析了系杆拱桥吊杆在疲劳和腐蚀组合效应下的力学性能及变化规律,对一座实际系杆拱桥的吊杆的腐蚀疲劳寿命做了预测计算,在此基础上研究吊杆因腐蚀疲劳造成的刚度下降对于全桥的安全性影响。本文的主要研究过程及结果如下:   (1)分析总结了目前系杆拱桥吊杆的破坏主要原因为:防护失效造成的腐蚀作用和车辆荷载的疲劳作用对系杆拱桥吊杆的组合效应,直接导致吊杆钢丝腐蚀疲劳破坏。   (2)总结分析了吊杆疲劳的原理与过程,并与一般静力破坏相比较。采用模拟法和实测法得到吊杆的应力幅和循环次数,即应力过程,并统计得到吊杆的应力谱。S-N曲线反映吊杆的构造细节,通过Goodman直线对其修正拉伸应力的影响,以线性累计损失模型计算其损伤度。本文对比分析了国内外规范对疲劳计算的有关规定和计算方法的优劣,结果表明对于系杆拱桥吊杆疲劳计算,主要以单疲劳车加载,验算应力幅为主。   (3)分析了在气体环境与含水环境中吊杆的腐蚀疲劳机理、有关腐蚀理论模型、以及影响吊杆腐蚀疲劳的主要因素。考虑吊杆的平均应力对疲劳性能与腐蚀速率的影响,以均匀腐蚀模型与净截面理论为基础,提出了一个新的吊杆腐蚀疲劳模型。   (4)应用MIDAS有限元软件建立了泰东河系杆拱桥的三维有限元模型,分析了不同吊杆刚度条件下全桥的内力分布与线型。结果表明,吊杆由于腐蚀疲劳造成的刚度下降,对于拱桥各部分内力影响不大,但是吊杆的应力及应力幅大幅提高,进而加剧吊杆的疲劳破坏。同时,吊杆刚度下降,桥梁线型变化较大,进而影响全桥的安全性。   (5)对于吊杆的寿命估计采用延性模型,钢丝的强度估算采用净截面模型,结合均匀腐蚀模型,采用迭代方法计算吊杆的腐蚀疲劳寿命,并与一般条件下吊杆疲劳寿命与腐蚀寿命计算进行了比较。计算结果表明泰东河大桥吊杆的腐蚀疲劳寿命约为30.5年。腐蚀疲劳的累积损伤是逐年提高的,这与一般疲劳是不同的。寿命也远小于只考虑疲劳或是只考虑腐蚀的寿命。
其他文献
随着高层建筑的迅速发展,单一功能的高层建筑已经满足不了人们的需求。现代高层建筑向多功能、综合用途发展,这必然导致建筑竖向结构体系或形式在上下部分出现较大差异。这就
在我国沿海地区广泛分布着深厚的第四纪海相沉积软土层。该软土层具有高孔隙比、高压缩性等物理力学性质,极易导致基坑周边土体出现变形过大的问题。不同沉积环境下的软土,其
随着人类的发展和进步,在最近几十年来,国内学者,国外学者几乎同时对动力作用下,桩土的之间的相互作用体系进行了大量的研究工作,由于桩-土之间相互的作用在动力体系中非常的
对于比较常见的网壳结构形式,如球壳、圆柱面网壳、椭圆抛物面网壳、双曲抛物面网壳等,其静力性能的研究已比较成熟,有关其动力弹塑性全过程分析的策略、思想及实施方法,很多
学位
爆炸现象如同地震、火灾、海啸等灾害一样,是人们生产生活中较常发生的灾害之一。爆炸会对建筑物造成严重损坏,同时会对人们的财产造成巨大损失甚至危害人们的生命。因此,关
抗滑桩在滑坡治理工程中己得到广泛使用,而对抗滑桩的受力机理及桩间土拱效应等问题的研究仍不是很清楚,抗滑桩的理论研究远远滞后于工程实践。本文通过对均质砂性土中三种不
隔震结构体系和耗能结构体系都是区别于传统抗震体系的新型被动控制体系,根据隔震支座的位置不同,隔震结构体系又分为基础隔震和层间隔震。隔震结构体系改变了传统抗震结构体
型钢混凝土框架-核心筒混合结构是高层建筑中广泛运用的结构形式之一,此种结构形式具有较好的抗震性能,但在地震设防区的抗震损伤破坏机制和过程的研究不充分。以往研究采用
随着我国经济的快速发展,需要建设一系列海工建筑物诸如海洋平台、人工岛、码头等以满足国家经济发展的设施要求,由于波浪荷载是海洋地基土受到的最为严峻和频繁的动荷载,海
学位