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钢-UHPC轻型组合桥面结构生命周期环境影响评价
| 论文题名： | 钢-UHPC轻型组合桥面结构生命周期环境影响评价 |
| 关键词： | 钢-UHPC轻型组合桥;生命周期;交通仿真;运营维护 |
| 摘要： | 传统正交异性钢桥面板的铺装层易磨损和钢结构部分容易出现疲劳开裂一直以来是困扰着全世界桥梁工程师的两大顽疾，为了解决正交异性板以上这两类病害，湖南大学邵旭东教授提出了一种钢-UHPC轻型组合桥面结构。通过栓钉的剪力连接作用，密配筋的UHPC（Ultra High Performance Concrete）层与正交异性钢桥面板协同受力，这有效降低了钢结构疲劳应力幅，从而大大降低了铺装层破损和钢结构部分出现疲劳开裂的概率。因此，从长远的角度看，钢-UHPC轻型组合桥面结构是一种对环境非常友好的结构形式。 为了对钢-UHPC轻型组合桥面结构的节能减排进行合理的研究，本文采用了生命周期评价法对其进行环境影响评价分析。桥面结构生命周期模型的边界条件主要是基于国际标准化组织制定的生命周期理论框架《ISO14040:2006》确定的。轻型组合桥面结构的生命周期模型主要分为原材料制备、交通运输、施工建造和运营维护这样四个阶段。通过调研各类文献、数据库和工程资料等资料，分别确定了以上四个阶段的能源消耗和碳排放因素，建立了能源消耗和碳排放清单。其中，离散事件法也被运用到了运营维护阶段的环境影响评价。同时也提出了生命周期各阶段的能源消耗和碳排放的计算方法，从而完善了轻型组合桥面结构的生命周期评价模型。 在100年的桥梁结构生命周期基准年限内，施工维护类事件发生的频率是影响桥面结构体系节能减排方的一个关键因素。在生命周期运营维护阶段，施工活动会造成机动车辆的交通延误。针对交通延误所造成的环境影响，本文先是利用VISSIM4.3对桥面体系进行交通仿真得到交通延误数据；接着通过美国环保部发布的MOVES2014a建模获得机动车辆尾气排放清单。结合两部分的数据得到了交通延误对环境的影响。计算结果表明，交通延误是桥面结构全生命周期内对环境影响最为严重的因素。对于轻型组合桥面结构而言，交通延误造成的能源消耗就占到了全生命周期总能耗的80％。同时，本文还对三种不同交通流量进行了敏感度分析，确定了当交通流量取为2400辆/h时是比较合理的。 本文以马房桥作为实桥依托，将第10跨的传统正交异性板与第11跨钢-UHPC轻型组合桥面板进行了环境影响的对比。生命周期各个阶段汇总结果表明，轻型组合桥面结构节能减排性能明显优于传统正交异性板，在能源消耗和碳排放方面，分别下降了70%和68%。 |
| 作者： | 谭健 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 邵旭东;王甜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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