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多跨连续梁桥的建筑学损伤识别研究

发布时间:2018-08-10 19:28 论文编辑:lgg 所属栏目:建筑学论文 关键词: 建筑学论文桥梁检测损伤识别

本文是一篇建筑学论文,建筑学是研究建筑物及其周围环境的学科,它旨在总结人类建筑活动的经验,以指导建筑设计创作,构造某种体系环境等等。

本文是一篇建筑学论文,建筑学是研究建筑物及其周围环境的学科,它旨在总结人类建筑活动的经验,以指导建筑设计创作,构造某种体系环境等等。建筑学的内容通常包括技术和艺术两个方面。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇建筑学论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 研究背景
我国现阶段正处于经济全球化时代,伴随着经济快速发展和人民日益增长的交通需求,交通运输行业正欣欣向荣。交通的发展不仅促进了经济发展,同时还加强了文化的传播,这都具有非常重要的意义。在近几年,国家大力投资桥梁这一基础建设,桥梁不仅是一种交通功能性的结构物,还是一种立体的造型艺术[1],并且有些桥梁是一个地区的象征。然而在重视桥梁建设的同时,前些年却忽略了后期的养护管理。由于人为迫害和自然灾害的因素,桥梁的工作环境已经远远超出了当初设计的工作环境,超载、超限车难以控制。对于桥梁自身结构而言,在运营期间也容易形成很多病害,如钢筋锈蚀破坏和混凝土病害等。这些自身的病害起初都是细微的,但是经过长期使用会不断恶化最后无法挽回。研究表明,大多钢筋混凝土桥梁的承重部件出现病害后,该部位的损坏趋势会迅速增长,来不及检测的时候可能就已经完全破坏,这将会导致不可预见的重大事故,对人民的生命财产造严重的伤害。根据搜集资料统计,缺乏后期维护管理和健康检测造成的桥梁重大事故屡见不鲜:1916 年9 月,加拿大魁北克大桥二度坍塌,死亡人数 95 人,经后期考证此桥梁设计缺陷,部分构件没有维护更换,桥体实际承载力远远低于设计承载量导致二次坍塌;1967 年美国西佛罗里达州的吊桥发生坍塌,死亡人数 46 人,该桥运营了39 年,期间大型车辆来往繁多,高负荷的工作使得该桥直接断裂坍塌;1983 年 6月,美国康涅狄格州格林威治镇米勒斯大桥发生坍塌,后来研究其坍塌原因,竟然是桥体的铁栓锈蚀发生松动。一个小小的铁栓引起一座大桥坍塌,可想而知钢筋锈蚀对桥梁危害是多么的严重;1999 年 1 月,重庆市綦江县虹桥坍塌,死亡人数49人,经证实其坍塌的原因是建桥时的钢筋质量有严重问题。综上我们可以发现,如果后期维护得当、定期检测,及早的发现桥梁问题并做有效的加固处理,对保障人民的生命安全减少国家财产损失具有重大意义。可见桥梁后期的维护管理显得至关重要。所以在现阶段桥梁的使用过程中,对营运中的梁桥的损伤检测、健康评定、桥梁加固等后期管理显得非常重要。
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1.2 钢筋混凝土连桥梁的病害类型及成因
一般来说,桥梁结构损伤有多种原因,比如超载车辆运行导致混凝土开裂,自然灾害对桥梁的破坏等,这些都属于外界因素。在施工过程中,连续梁容易出现裂缝,并且连续梁桥在荷载作用下会产生负弯矩,会使桥面铺装受到拉力作用,最终导致负弯矩区混凝土破坏。目前大多学者分析研究了钢筋混凝土连续梁的病害及成因,同时给出了相应的加固养护方法[2-9]。由于混凝土结构筋在建造初期本身,不避免的存在初始缺陷及细微的裂缝。这些初始缺陷在使用过程中由于外界荷载的作用下损伤长期积累,不断扩大,最终形成裂缝。裂缝出现后导致混凝土结构整体性下降,刚度降低变形增大。另外,结构出现裂缝后水会沿着裂缝进入梁内部,加速混凝土老化。
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第 2 章 多跨连续梁桥损伤后的抗弯刚度模型
 
2.1 引言
随着连续梁桥使用时间的增加和交通水平的不断发展,桥梁会产生不同程度的局部损伤,直接导致连续梁的整体性和连续性的降低,久而久之会导致桥梁的坍塌。为了减少桥梁安全事故的发生,桥梁的健康检测技术不断成熟。在桥梁损伤识别的理论方面,有些学者在桥梁损伤刚度的获取和调整方面,对无病害的连续梁纵向抗弯刚度计算进行了研究。由于连续梁在出现损伤时,其抗弯刚度会发生一定程度的突变型和离散型,导致在力学解析计算时,对损伤后主梁抗弯刚度值的离散性与不连续性的处理仍是较困难和棘手的。本文在连续梁桥损伤后整体化刚度模型上进行分析研究,建立损伤后的多跨连续梁桥整体化刚度模型,为采用解析法研究多跨连续梁桥的损伤识别提供理论基础。
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2.2 损伤刚度模型建立
预应力钢筋混凝土连续梁常出现的病害有开裂、混凝土与钢筋的腐蚀、受拉区混凝土大面积剥落等。为准确地揭示出各类病害对多跨连续梁抗弯刚度的影响,建立了变高度预应力钢筋混凝土连续梁抗弯刚度的整体化模型。根据所建立的变高度预应力钢筋混凝土连续梁整体化刚度模型,对图 2-4 所示的无损伤的变高度预应力钢筋混凝土连续梁进行了抗弯刚度计算。同时也利用桥梁设计Midas 软件对图2-6 中模型进行了刚度值提取。
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第3 章 多跨钢筋混凝土连续梁桥损伤后的力学变化研究.....23
3.1 引言............23
3.1 不同跨数钢筋混凝土连续梁桥的结构尺寸......23
3.2 钢筋混凝土连续梁Midas 模型的建立............ 24
3.3 损伤后的多跨钢筋混凝土连续梁内力参数对比.......25
3.3.1 钢筋混凝土连续梁边跨跨中损伤下内力分析........26
3.3.2 钢筋混凝土连续梁中跨跨中损伤下的内力分析.... 33
3.4 本章小结.... 39
第4 章 多跨连续梁桥的损伤识别方法研究..........41
4.1 引言............41
4.2 多跨钢筋混凝土连续梁模型损伤定位分析......41
4.3 三轴加载方法的提出....49
4.4 损伤规律研究......51
4.5 本章小结.... 60
第5 章 结论与展望...........61
5.1 结论............61
5.2 展望............62
 
第 4 章 多跨连续梁桥的损伤识别方法研究
 
4.1 引言
近几年由于车辆超载、材料老化等因素所导致的桥梁破坏的案例屡见不鲜,因此桥梁行业的重心逐渐转移到对现有桥梁的损伤识别和健康检测方面。目前对桥梁损伤识别和健康检测的方法主要分为两大类,一类是基于结构的动力特性方法,采用频率、振型和应变模态等数据进行损伤识别;另一类是采用静力方法进行检测。本文结合目前对桥梁结构损伤识别的研究现状,提出了一种针对多跨钢筋混凝土连续梁桥的静力损伤识别方法,然后提出了相应的加载流程和测点布置位置,该方法仅需要布置两个位移传感器和一台加载车就能够完成桥梁的损伤识别过程,具有测点数量少,加载简单,采集数据受外界干扰小等特点。在实际检测中只需按照本文提供的加载检测方法,就能够精确地识别出多跨钢筋混凝土连续梁的损伤位置、损伤长度范围、损伤数量等损伤信息。
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结论
 
本文在对多跨钢筋混凝土连续梁损伤研究基础上,对多跨钢筋混凝土连续梁桥损伤后的整体化刚度模型进行了研究,建立适用于损伤后的多跨连续梁桥整体化刚度模型。同时对多跨钢筋混凝土连续梁损伤时的内力变化规律进行分析,进而提出一种基于移动荷载作用下的关于多跨连续梁桥的损伤识别方法与相应的加载流程。具体工作及研究结论如下:
1)基于傅里叶级数理论基础上,建立多跨预应力钢筋混凝土连续梁刚度整体化模型,解决了多跨钢筋混凝土连续梁发生损伤时,在采用解析法计算时候抗弯刚度发生突变不容易处理的难题。所建立的多跨预应力钢筋混凝土连续梁刚度整体化模型,能够整体地表现出损伤后连续梁的刚度分布情况。
2)利用Midas 软件建立了三种跨数的钢筋混凝土连续梁桥模型,同时通过调整混凝土弹性模量模拟不同损伤情况和不同损伤宽度。计算钢筋混凝土连续梁在不同损伤程度、不同损伤宽度下的内力情况,提取剪力、弯矩、挠度等参数,并进行对比分析。发现挠度值在桥梁损伤下其变化最为敏感,这为下文桥梁损伤定位中选取挠度作为损伤识别参数提供一定的参考依据。
3)由于挠度指标在桥梁损伤情况下其变化最敏感,所以选取挠度为参考值对三跨、四跨、五跨钢筋混凝土连续梁模型进行移动荷载下损伤识别研究。同时提出了移动集中荷载作用下,多跨钢筋混凝土连续梁桥的损伤识别数据的处理方法与加载流程,对比了多跨钢筋混凝土连续梁桥无损伤和有损伤两种情况下其挠度的二次差值曲线的分布规律。
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参考文献(略)