鋼梁橋是國際上廣泛應(yīng)用的一種橋梁形式,其在長期自然條件下常常出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕,給橋梁安全帶來巨大隱患。由于橋面板漏水以及較差的通風(fēng)條件,H型鋼梁的端部是常見的腐蝕集中部位,呈現(xiàn)出明顯的腐蝕局部化特征。局部腐蝕削弱梁端截面,導(dǎo)致鋼梁的端部局壓承載力降低,但目前國際上幾乎未見局部腐蝕后鋼梁端部局壓行為的研究報道。為此,本文開展了局部腐蝕H型鋼梁的端部局壓性能及其加固方法研究,主要工作和結(jié)論如下:1.開展了15個局部腐蝕H型鋼梁的端部局壓試驗(yàn),揭示了腐蝕模式、腹板腐蝕厚度及長度、墊板長度、支座類型等因素對鋼梁端部局壓行為的影響,采用國內(nèi)外既有規(guī)范公式并基于腐蝕后的剩余截面尺寸,對相關(guān)試件的端部局壓承載力進(jìn)行了嘗試性計算,同時對不同支座類型鋼梁的端部局壓破壞機(jī)理進(jìn)行了初步探討。研究表明:(1)腹板腐蝕對鋼梁端部局壓承載力的影響明顯大于翼緣腐蝕,隨著腹板腐蝕厚度和腐蝕長度的增加,鋼梁的端部局壓承載力顯著降低,但當(dāng)腐蝕長度超過一定值以后,腹板腐蝕對鋼梁端部局壓承載力的影響幾乎不再變化;(2)支座類型對局部腐蝕鋼梁端部局壓承載力的影響明顯大于其對未腐蝕鋼梁的影響,與相應(yīng)的弧形支座試件相比,平板支座完好試件和局部削弱試件的端部局壓承載力分別提高了8.8%和25.7%;(3)對于平板支座試件,腹板與翼緣同時腐蝕對鋼梁端部局壓承載力的影響小于兩者單獨(dú)腐蝕所產(chǎn)生影響之和;(4)采用國內(nèi)外既有規(guī)范公式計算得到的局部腐蝕鋼梁端部局壓承載力的安全裕度的波動范圍過大。2.采用通用軟件ABAQUS,建立了局部腐蝕H型鋼梁的端部局壓數(shù)值模型,利用前述15個試件的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該模型的有效性,在此基礎(chǔ)上對鋼梁端部局壓行為的機(jī)理做了進(jìn)一步的深入探討,考察了初始缺陷、邊界約束條件、剪跨比、過渡區(qū)倒角等參數(shù)對鋼梁端部局壓行為的影響。研究表明:(1)上翼緣的扭轉(zhuǎn)約束對鋼梁端部局壓承載力幾乎沒有影響;(2)等效幾何缺陷的形狀對鋼梁的荷載-端部豎向位移曲線影響很小,但缺陷幅值對鋼梁端部局壓承載力的影響相對較大,且主要影響墊板正上方靠近梁端的部分腹板所分擔(dān)的荷載;(3)當(dāng)剪跨比大于0.6時,剪跨比對鋼梁端部局壓承載力的影響很小,當(dāng)剪跨比小于0.6時,隨著剪跨比的減小,鋼梁端部局壓承載力逐漸降低且降低幅度有所增大,建議相關(guān)規(guī)范公式應(yīng)適當(dāng)考慮剪跨比的影響;(4)倒角對其端部局壓承載力的影響明顯小于腹板局部屈服極限法計算得到的相應(yīng)比例,該方法高估了倒角的影響。3.基于有限元分析結(jié)果,對國內(nèi)外有關(guān)未腐蝕H型鋼梁端部局壓承載力的三種既有計算方法進(jìn)行了評估,并對其中的直接強(qiáng)度法進(jìn)行了改進(jìn),提出了不規(guī)則非均勻局部腐蝕的簡化處理方法,考察了局部腐蝕鋼梁的端部局壓承載力折減系數(shù)隨主要因素的變化規(guī)律,提出了該折減系數(shù)的實(shí)用計算方法。研究表明:(1)直接強(qiáng)度法計算結(jié)果的離散性在三種既有方法中最小,但其計算結(jié)果總體上過于保守,且無法考慮支座類型的影響;(2)改進(jìn)后的直接強(qiáng)度法,可分別較好地預(yù)測平板支座鋼梁和弧形支座鋼梁的端部局壓承載力;(3)腹板單獨(dú)腐蝕時,鋼梁的端部局壓承載力折減系數(shù)與其截面規(guī)格幾乎無關(guān),但隨腹板剩余厚度的減小呈現(xiàn)線性降低趨勢,同時隨腹板腐蝕區(qū)域長度的增加總體呈現(xiàn)出先明顯降低而后趨于穩(wěn)定的變化趨勢;(4)針對腹板和翼緣單獨(dú)腐蝕以及二者共同腐蝕的鋼梁,分別建立了其端部局壓承載力折減系數(shù)的實(shí)用計算公式,預(yù)測結(jié)果良好。4.針對局部腐蝕H型鋼梁,提出了加勁肋-高強(qiáng)灌漿料組合加固方式,開展了3個局部腐蝕鋼梁加固后的端部局壓試驗(yàn),對該加固方式的可操作性以及加固效果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究表明:(1)局部腐蝕鋼梁的端部局壓承載力可通過焊接加勁肋得以快速恢復(fù),高強(qiáng)灌漿料的包裹可使該局壓承載力進(jìn)一步提高;(2)采用加勁肋加固的試件主要發(fā)生腹板和加勁肋的下部屈曲破壞,而采用加勁肋-高強(qiáng)灌漿料組合加固的試件主要發(fā)生腹板的剪切屈曲破壞;(3)高強(qiáng)灌漿料的包裹可有效防止加固端的二次腐蝕。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U441;U445.72
【部分圖文】：

華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文具有造型簡單、自重輕、施工快捷、維修方便等特點(diǎn)，被廣泛用于中、小11-17]。對于簡支鋼梁橋，橋面板伸縮縫處的漏水，再加上通風(fēng)不暢，使得支相對更加容易產(chǎn)生腐蝕，這類腐蝕通常被稱為局部腐蝕[18-22]，如圖 1-1 所削弱梁端截面，給橋梁安全帶來巨大隱患，因此有必要對局部腐蝕鋼梁的固進(jìn)行研究。（a）工況 1 （b）工況 2

第一章 緒論大約 190000 座鋼構(gòu)橋中，有超過 22.5%的橋梁被認(rèn)為是具有結(jié)構(gòu)缺陷，這些缺陷上都是由于腐蝕性環(huán)境造成的[27, 28]。橋梁檢測員 Eric Thorley 對美國許多鋼梁橋進(jìn)檢測，圖 1-1 為他給本文作者所發(fā)的一些比較典型的鋼梁橋腐蝕照片。可以看出，橋的腐蝕基本集中在梁端中下部區(qū)域。本文作者對廣州市的一些鋼梁橋進(jìn)行實(shí)地考，也發(fā)現(xiàn)了類似的腐蝕現(xiàn)象，如圖 1-3 所示，該橋位于廣州市海心沙。圖 1-2 鋼梁橋的腐蝕模式Fig.1-2 Corrosion pattern of steel beam bridge

第一章 緒論ISC 規(guī)范所采納。需要指出的是，由于上側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲，如圖 1-14 所示。范中端部腹板局部屈服極限法承載力公式組合梁進(jìn)行了 5 組鋼梁的端部局壓試驗(yàn)。支托，而另一端則為滾軸支座。通過試驗(yàn)行了修正，并提出了一個新的計算公式。先，由于試驗(yàn)裝置的限制，被研究端鋼梁束裝置的剛度比較小，試驗(yàn)過程中鋼梁上果可以發(fā)現(xiàn)，加載初期腹板正反兩面相同始缺陷非常大。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2830528