大氣腐蝕條件下中等跨徑公路鋼箱梁橋受力性能評估.pdf

1、鋼箱梁橋隨服役時間的增加將不可避免地出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)損傷，會嚴(yán)重影響鋼箱梁橋的使用性能，本文以紹興一座匝道鋼箱梁橋為依托工程，從腐蝕的角度出發(fā)，結(jié)合實地調(diào)研、理論分析和數(shù)值模擬等方法，研究大氣均勻腐蝕和局部腐蝕對中等跨徑公路鋼箱梁橋受力性能的影響，為在役中等跨徑公路鋼箱梁橋承載能力的評估和檢測提供科學(xué)依據(jù)，以便更好地彌補(bǔ)現(xiàn)有評估方法的不足。本文的主要研究工作和相關(guān)結(jié)論如下：
　?。?）結(jié)合依托工程所使用鋼材的化學(xué)成分和所處地區(qū)的環(huán)境因

2、素，得出了依托工程中鋼箱梁外部和內(nèi)部的腐蝕深度預(yù)測公式分別為0.762C外?0.036t和0.587C內(nèi)?0.049t。隨后，以依托工程為背景，采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)，定量分析了在大氣均勻腐蝕作用0~100年內(nèi)，鋼箱梁橋受力性能隨服役時間增長的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：大氣均勻腐蝕會造成鋼箱梁各部件厚度減小，但一直能保持較好的整體性，且滿足剛度與強(qiáng)度的設(shè)計要求；大氣均勻腐蝕會造成鋼箱梁橋的極限承載能力成線性減小，當(dāng)腐蝕時間為100年時，下

3、降為無損傷階段的87.5％左右。
　　（2）在分析以往鋼橋腐蝕損傷作用下實際檢測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合依托工程所處的具體環(huán)境，得出腹板兩端和底板跨中為嚴(yán)重腐蝕區(qū)域，并指定每種區(qū)域最大腐蝕深度分別為原有部件厚度的50%，然后采用數(shù)值模擬技術(shù)定性分析了不同腐蝕區(qū)域在不同腐蝕程度的情況下對鋼箱梁橋整體受力性能的影響。研究結(jié)果表明：在指定腐蝕深度范圍內(nèi)，局部腐蝕狀態(tài)下的鋼箱梁橋能滿足剛度與強(qiáng)度的設(shè)計要求；局部腐蝕對鋼箱梁橋極限承載能力影響較為

4、明顯，當(dāng)腐蝕深度為原有部件厚度的50%時，極限承載力下降到無損傷階段的60%~70%之間。
　?。?）通過對鋼箱梁橋在各種腐蝕作用下應(yīng)力和位移進(jìn)行分析，研究了鋼箱梁橋在遭受均勻腐蝕和局部腐蝕過程中的應(yīng)力關(guān)鍵區(qū)域和位移變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：頂板在與腹板相接位置出現(xiàn)了明顯的剪力滯后現(xiàn)象；底板跨中區(qū)域以及底板邊緣與腹板相接位置應(yīng)力較大；腹板兩端靠近橫梁區(qū)域為應(yīng)力和變形的關(guān)鍵區(qū)域；橫隔板在彎扭耦合作用下，在過人通道的角點處易發(fā)生應(yīng)力集中