【摘要】：基于鋼材本身的各種屬性,鋼結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中被廣泛應(yīng)用,我們可以將其視為理想彈塑性體。鋼材的工業(yè)化程度高,可以在工廠按照標(biāo)準(zhǔn)批量生產(chǎn),它抗震性能、氣密水密性好。但是鋼材在極大地應(yīng)力作用下容易發(fā)生屈服,對于小于屈服應(yīng)力的反復(fù)荷載,鋼材有可能發(fā)生疲勞破壞,極端情況下可能出現(xiàn)斷裂。鋼材的斷裂與混凝土材料不同,由于塑性形變極小,在斷裂前沒有明顯的破壞征兆,這樣就很容易造成基礎(chǔ)設(shè)施破壞,同時對交通運(yùn)輸造成破壞,嚴(yán)重影響社會財產(chǎn)和人生安全。目前我國的橋梁養(yǎng)護(hù)維修有如下現(xiàn)狀:重建輕養(yǎng);缺少對計階段、施工階段所積累信息的集成;巡檢計劃的制定以項(xiàng)目施工計劃為依據(jù),缺乏科學(xué)性;巡檢養(yǎng)護(hù)較為被動,無法有效做出故障識別及預(yù)測。本文搜集了大量國內(nèi)外資料文獻(xiàn),發(fā)現(xiàn)懸索橋的事故率在眾多橋梁類型中居高不下,而其合攏段是懸索橋中非常重要的部分。本文借鑒現(xiàn)有BIM技術(shù)及疲勞剩余壽命研究成果,在懸索橋全生命周期中對主要鋼構(gòu)件進(jìn)行疲勞分析和健康管理。在BIM建模階段,對不同部位不同構(gòu)件的模型精細(xì)度進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計;在施工和運(yùn)營階段,針對合攏段主要鋼構(gòu)件應(yīng)力強(qiáng)度因子的解析解進(jìn)行優(yōu)化,并利用有限元軟件進(jìn)行裂紋擴(kuò)展模擬,利用分析結(jié)果對疲勞斷裂進(jìn)行預(yù)測,并通過BIM技術(shù)進(jìn)行管理。以某懸索橋合攏段為研究對象,根據(jù)施工階段和運(yùn)營階段懸索橋的受力情況選擇不同構(gòu)件進(jìn)行研究。通過信息收集、過濾、處理對故障進(jìn)行診斷,并利用參數(shù)優(yōu)化的Paris公式計算剩余壽命,并將分析處理后的信息上傳至平臺,最后通過BIM平臺進(jìn)行輔助管理。論文主要進(jìn)行了如下內(nèi)容的研究工作:1.利用BIM技術(shù)對建筑全生命周期管理進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃,得出設(shè)計階段、施工階段、運(yùn)營維護(hù)階段的BIM管理路線。2.在BIM模型設(shè)計階段,根據(jù)BIM應(yīng)用總體規(guī)劃對合攏段主要鋼構(gòu)件的模型精細(xì)度進(jìn)行規(guī)劃,以方便施工運(yùn)營階段模型應(yīng)用。3.在施工階段,對出現(xiàn)裂紋的懸索橋合攏段承重鋼板進(jìn)行疲勞分析,對應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行優(yōu)化,通過應(yīng)力、位移分析進(jìn)行驗(yàn)證,利用疲勞分析結(jié)果指導(dǎo)維修。4.在運(yùn)營階段,對出現(xiàn)裂紋的懸索橋合攏段吊桿進(jìn)行屈服計算和疲勞分析,根據(jù)吊桿的幾何特征,先對其幾何修正參數(shù)進(jìn)行計算,接著優(yōu)化應(yīng)力強(qiáng)度因子解析解并進(jìn)行驗(yàn)證,將疲勞分析結(jié)果上傳平臺,指導(dǎo)維護(hù)計劃的制定和現(xiàn)場維修。圖53幅,表14個,參考文獻(xiàn)70篇。
【圖文】：

學(xué)會（ＡＳＣＥ）統(tǒng)計，鋼結(jié)構(gòu)的破壞基本都源于構(gòu)件的疲勞破壞［１］。逡逑對于很多己經(jīng)使用多年的橋梁，其存在各種各樣不同程度的損傷，造成損因多種多樣，但主要產(chǎn)生于設(shè)計、施工、運(yùn)營階段，問題來源于材料本身缺因素，如荷載、自然災(zāi)害等。本文收集了國內(nèi)外在施工運(yùn)營階段，由于構(gòu)損壞、較多裂縫或損害而發(fā)生事故的橋梁案例。逡逑．１國內(nèi)外橋梁疲勞破壞案例及主要原因分析逡逑自１９６７年起，美國和加拿大有大約５０多座懸索橋主要受力構(gòu)件在使用出現(xiàn)了疲勞裂紋，并產(chǎn)生了脆性斷裂［２］。美國龐德橋在服役１４年后，其上出現(xiàn)焊接疲勞裂縫；１５７號公路橋的鏈桿部分發(fā)生疲勞破壞，使得鏈桿斷發(fā)現(xiàn)及時沒有造成人員傷亡；１９６７年ＰｏｉｎｔＰｌｅａｓａｎｔ大橋ｉ丹塌，造成４６人死０７年密西西比大橋在下午交通高峰期由于主要承重鋼構(gòu)件斷裂發(fā)生垮塌，死亡，多人受傷。１９９４年韓國圣水大橋坍塌，近５０米的鋼桁架發(fā)生斷裂，３２人死亡R%網(wǎng)晸。逡逑

裂發(fā)生垮塌，造成２４位游客受傷；２０１４年７月２２號，，甘肅隴南武都區(qū)便民鋼橋逡逑坍塌；２０１４年４月云南河口吊橋由于荷載超標(biāo)，鋼構(gòu)件斷裂導(dǎo)致橋梁坍塌。逡逑圖１－３宜賓市小南門橋坍塌逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｂｒｉｄｇｅ邋ｃｏｌｌａｐｓｅ逡逑這些橋梁事故案例非常多，宄其原因主要在于其承重的鋼構(gòu)件發(fā)生形變或是逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U448.25

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本文編號：2683426