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水下桩基病害检测及损伤评估研究
| 论文题名： | 水下桩基病害检测及损伤评估研究 |
| 关键词： | 桥梁基础;水下桩基;病害检测;损伤评估;数值模拟 |
| 摘要： | 桩基础是桥梁基础的主要形式，对水下桩基础出现的病害进行及时修复可以避免不少桥梁垮塌事故的发生。但由于技术难度大、起步发展晚等原因，水下桩基的病害检测与损伤评估存在不少问题有待解决。为此，本文对水下桩基病害检测与损伤评估展开了研究。本文的研究方法包括现场检测，数值模拟计算和数学建模分析，主要的研究内容与结论如下： （1）开展了吉林市江湾大桥的水下桩基病害检测。本文通过查阅资料对比了现阶段主流的水下桩基检测方法并分析了各自的优缺点，综合考虑场地客观条件与经济性因素后，选择了水下探摸和水下摄影的方式对吉林市江湾大桥进行水下桩基病害检测。通过实地检测发现吉林市江湾大桥的水下桩基损伤情况比较轻微，出现的典型病害有桩基表面混凝土的剥落与桩基底部的冲刷、掏空。 （2）进行了典型病害影响下的桩基承载力分析。为了使病害检测的结果可以直观准确地反映受损桩基承载能力损失的幅度，本文定量分析研究了典型病害对桩基承载力产生的影响，研究目标是能够通过损伤参数直接计算桩基承载力的损失幅度。研究以数值模拟的方式进行，定量分析了不同桩长、桩径的桩基在受不同严重程度的不同病害影响时的承载力变化。 （3）对数值模拟结果展开分析。发现桩基的尺寸大小对出现病害时桩基承载力的损失幅度有显著影响，尺寸越小的桩基受病害影响时的承载力下降幅度越大；病害的严重程度对出现病害时的桩基承载力下降速度有显著影响，存在严重病害的桩基的承载力下降速度更快。因此桥梁桩基的后期维护过程中应该加大对小型桩基的关注；同时不应忽视较轻微的前中期病害，避免因病害的恶化导致桩基承载能力的快速下降。 （4）建立了水下桩基损伤评估模型。由于数值模拟无法完全实现通过损伤参数直接计算桩基承载力的损失幅度的目标（仅能在预设工况下实现），本文使用数学建模方法对数值模拟结果进行了拟合，得到了以病害严重程度和桩基尺寸大小为变量的水下桩基损伤评估模型，并通过多种方法验证了该模型的预测精度。 （5）分析了水下桩基损伤评估模型的实际应用价值。不同工程的各项工程参数区别巨大，导致建立的损伤评估模型不具备很强的泛用性。因此该模型的主要价值不在于模型本身，而在于提出了一种新的损伤评估方法。实际的损伤评估工作可以借鉴本文提出的新方法，即使用实际工程的相关参数进行数值模拟计算，再根据数值模拟计算的结果建立损伤评估模型以进行实际的损伤评估工作。 |
| 作者： | 郁航天 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 戴国亮;梁俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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