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大跨钢桥伸缩缝的性能评估与病害控制研究
| 论文题名： | 大跨钢桥伸缩缝的性能评估与病害控制研究 |
| 关键词： | 大跨钢桥;伸缩缝;位移量;疲劳破坏;滑移性能;车流限制;塔梁阻尼器 |
| 摘要： | 伸缩缝病害是桥梁养护中的常见问题之一，除了会引发大量的后期维护、维修费用，还可能对桥梁的整体功能带来一定的影响。因此，开展伸缩缝破坏机理及病害控制方法的研究对于检测、养护和维修具有重要的意义。目前国内外的相关研究主要是基于实测数据和数值模型对伸缩缝进行动力学分析，并针对竖向车辆荷载下各关键部位的设计和养护提出建议。然而，现场检测和初步分析表明，桥梁梁端的水平向累计位移可能是导致伸缩缝出现过早破坏的原因之一，而车辆/风荷载引起的小幅高频位移又是累计位移的主要构成部分。鉴于此，本文从伸缩缝累计位移出发，结合数值模拟、实桥监测数据和伸缩缝构件的疲劳试验，对伸缩缝的疲劳破坏问题进行了研究。分别从桥梁整体结构和伸缩缝内部结构的角度上分析了导致伸缩缝过早破坏的原因，并对伸缩缝的病害控制提出了一些建议，所完成的主要工作如下: (1)从桥梁整体结构出发，研究环境荷载对伸缩缝位移的影响，探讨了导致伸缩缝过早破坏的宏观原因。基于实测数据建立了较为符合实际的桥址区风环境和随机车辆荷载模型，提出了风-车-桥耦合作用下伸缩缝的位移分析方法，分别研究了车速、车型、脉动风平均风速和风-车-桥耦合作用对伸缩缝位移的影响。 (2)从伸缩缝内部结构出发，对伸缩缝的破坏机理进行了研究。建立了伸缩缝水平向动力模型，并通过有限元分析，研究了静态和动态位移作用下伸缩缝中钢梁、弹簧等构件的响应，发现中钢梁的累计位移是导致滑动支承/压紧支承过度磨损的原因之一，而不均等的弹簧应力也导致了不同部位弹簧破坏程度的差异。 (3)开展了伸缩缝实测位移数据分析和弹簧疲劳试验。对伸缩缝实际位移和各中钢梁位移进行监测，并与有限元分析结果进行对比，验证了有限元分析的正确性。同时，对伸缩缝弹簧进行剪切疲劳试验，探讨了疲劳位移幅和破坏模式对弹簧刚度、寿命的影响。 (4)对伸缩缝的病害评估和控制提出了建议。研究了伸缩缝滑移性能改变对各构件动力响应的影响，并建立了伸缩缝滑移性能因子和中钢梁位移比例之间的相关关系，为伸缩缝滑移性能评估提供了一种较为简便的评估方法。提出通过车流限制和设置塔梁阻尼器控制伸缩缝病害的方法，并分别评估了两种方法的控制效果。 上述工作对大跨钢桥伸缩缝的损伤机理和病害控制研究起到了较为积极的作用，可为服役期间伸缩缝的养护和维修方案选取提供参考，以延长伸缩缝的使用寿命。 |
| 作者： | 黄灵宇 |
| 专业： | 土木工程；防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 郭彤 |
| 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 |
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