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氯盐环境下波形钢腹板组合箱梁桥剩余承载力及可靠度研究
| 论文题名： | 氯盐环境下波形钢腹板组合箱梁桥剩余承载力及可靠度研究 |
| 关键词： | 组合箱梁桥;氯盐环境;波形钢腹板;剩余承载力;可靠度 |
| 摘要： | 波形钢腹板组合箱梁桥具有众多优点，在国内外应用非常广泛。然而，由于其腹板存在众多拐角，容易沉积有害杂质。我国拥有广泛的氯盐腐蚀环境，氯离子引起钢筋和钢材锈蚀及混凝土强度退化是桥梁承载能力劣化的重要原因。目前，对波形钢腹板组合箱梁桥剩余承载力的研究主要集中在疲劳损伤方面。为此，本文运用ABAQUS建立某波形钢腹板组合箱梁桥的精细化模型，对其在氯盐环境下的剩余承载力及可靠度进行研究。主要研究内容和结论如下： （1）通过ABAQUS对波形钢腹板组合箱梁桥进行了非线性分析，结果表明混凝土板主要抗弯、波形钢腹板主要受剪，得到的跨中挠度有限元值与理论公式计算值基本一致。以上结果验证了有限元模型的正确性。 （2）通过ABAQUS分析了波形钢腹板组合箱梁桥在极限状态下的破坏形态和各组成部件的受力情况，得到的荷载-跨中挠度曲线大致分为弹性、塑性和不稳定状态三个阶段，不稳定状态表现为即使施加荷载不再增大，跨中变形也逐渐增大；荷载-梁端滑移曲线表明组合箱梁界面在发生破坏前滑移值很小。 （3）基于《混凝土结构设计规范》，通过Excel编写程序计算混凝土塑性损伤模型参数，利用ABAQUS对组合箱梁的混凝土强度等级和波形钢腹板厚度两个参数进行了分析。结果表明混凝土强度等级和波形钢腹板厚度均对波形钢腹板组合箱梁桥的极限承载力有较大影响。 （4）考虑桥梁可能处于的氯盐不利服役环境，研究氯离子扩散和钢筋与钢材锈蚀等可能导致的混凝土材料、钢筋以及钢材等的性能退化，基于相关预测模型及规范建立混凝土的时变模型和不同锈蚀程度的钢筋以及钢材的本构关系，并将其引入数值模拟中，建立桥梁时变劣化模型，研究了波形钢腹板组合箱梁桥在不同年限下的极限承载力和界面滑移。结果表明其极限承载力在前10年略有上升，在此之后前期下降幅度较大，后期下降幅度变小，在70年时下降率已经超过了28.6%；在发生破坏前其界面均未出现较大滑移值，表明采用Twin-PBL剪力键是合理的。 （5）运用ABAQUS基于波形钢腹板组合箱梁桥的极限状态建立了其时变抗力模型，并通过ABAQUS及Dload子程序建立了永久荷载效应模型和考虑汽车荷载的时变汽车荷载效应模型。在此基础上运用MATLAB编写JC法计算程序，得到了其时变可靠指标，并通过桥梁最低可靠指标预测得到其使用寿命为68年。 |
| 作者： | 莫磊 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 曾勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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