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原文传递大跨径钢箱梁悬索桥的病害分析及正交异性钢桥面板的疲劳研究

论文题名：	大跨径钢箱梁悬索桥的病害分析及正交异性钢桥面板的疲劳研究
关键词：	悬索桥;钢箱梁;疲劳开裂;病害分析;维护工作
摘要：	大跨径钢箱梁悬索桥凭借其特有的优势成为大跨度桥梁的优先选择。然而，由于悬索桥的施工技术、方法、质量问题，材料缺陷，环境腐蚀，车辆超载以及运营期养护管理不到位等因素，导致了已建成的悬索桥出现了各种各样的病害。病害的出现不仅影响了桥梁的正常运营，而且还会降低桥梁主体结构的安全储备。为了确保桥梁的结构安全和运营安全，需及时进行科学的检查、维修和技术状态评价。　　本文首先介绍了大跨径钢箱梁悬索桥的结构特点，发展历史和运营状况，并总结了国内外对钢箱梁悬索桥各类病害的的研究成果。　　其次，针对钢箱梁悬索桥桥型，将其分为主缆系统、吊索系统、钢箱梁、锚碇、索塔、附属设施、下部结构七大部分，每个部分又细分为多个构件。通过收集、分析国内外的相关文献资料和调研多座悬索桥病害实例，归纳总结了各个构件典型病害的生成原因、发展趋势及其对整体结构的影响。研究表明，钢丝锈蚀、钢构件腐蚀和钢箱梁疲劳裂纹是最为常见的病害。钢丝锈蚀和钢构件腐蚀主要是防护措施或防腐涂层失效导致的，有计划地检测和及时维修是解决腐蚀问题的关键。而钢箱梁疲劳开裂的原因较为复杂，往往是设计不足、施工缺陷、车辆超载和交通量过大共同导致的。　　然后，使用有限元方法，对工程实例中的典型钢箱梁疲劳裂纹病害进行了精细化建模。采用基于常幅疲劳设计准则的疲劳分析方法和基于S-N曲线的线性累积损伤分析方法分析裂纹产生原因。并通过参数分析，探讨了在设计阶段避免该种疲劳开裂的方法。计算表明，实际交通量过大，超载严重和钢箱梁顶板过薄是造成工程实例中钢箱梁U肋过焊孔顶板焊缝位置发生疲劳开裂的主要原因。通过增加顶板厚度能有效降低该构造细节的疲劳应力幅值。　　之后，通过对国内外及多行业养护评定规范的对比，利用专家经验法，提出了适用于大跨径悬索桥的病害指标取值和改进的技术状况评定标准。目前中国的养护评定规范主要是针对中小桥梁或是简单桥型，大跨径悬索桥由于结构、荷载复杂，在应用上多有不适用之处。利用专家经验法可以利用多个专家的经验和智慧，对现行规范的病害指标进行修改，并集成改进的技术状况评定标准。　　最后，在病害成因分析和病害指标取值研究的基础上，总结了前人经验，结合国内外研究成果，归纳了大跨径钢箱梁悬索桥病害的养护及维修策略。研究表明，主缆系统和吊索系统的养护维修重点应在于防护层的维修、密封防水装置的维护;钢箱梁的维护重点应注重钢构件防腐的维护和疲劳裂纹的处理;锚碇和索塔的维护重点则应侧重于混凝土表观缺陷的维修及位移、转角的观测。
作者：	陈若男
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	黄侨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文