铁路斜拉桥钢混结合段脱空机理及识别方法研究

摘要

随着国内桥梁工程技术的不断发展，钢混结合段组合结构已经被广泛运用于各式斜拉桥当中。这种组合结构是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，巧妙地运用了混凝土的抗压性能和钢结构的抗拉性能进行组合。两种结构的彼此协作能力在整个斜拉桥中起到了关键性作用。实践表明，在施工过程中以及火车活载作用下，钢混结合段钢板与混凝土会出现局部脱空现象。这会在一定程度上降低结构的使用寿命，极大地影响整体结构的承载性能。若不对其加以重视，可能致使结构出现破坏，甚至导致危险事故的发生。目前，国内外记载钢混结合段脱空破坏问题的相关研究极少。本文首先利用ANSYS软件建立有限元模型并分析结构在静载作用下的受力变形情况是否满足设计要求;其次，根据不同的脱空影响因素分别分析施工过程中以及结构长期运营时的脱空机理，主要采用有限元生死关系杀死脱空区域混凝土单元来模拟脱空;最后，根据钢混结合段的结构特征及脱空规律，分析现有的脱空检测技术的适用性并提出一种对钢混结合段具有针对性的脱空识别方法。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 研究现状

1．3 研究意义

1．4 研究主要内容

1．4．1 钢混结合段脱空机理研究

1．4．2 钢混结合段脱空识别方法研究

第二章 钢混结合段空间静态分析

2．1．引言

2．2 主要研究内容

2．3．钢混结合段有限元模型的理论分析

2．3．1 有限元模型的特点

2．3．2 钢混结合段有限元模型的基本假定

2．3．3 钢混结合段有限元模型的理论基础

2．3 钢混结合段有限元的模型的建立

2．3．1 SA建模法的概述

2．3．2 钢混结合段有限元模型的单元选择

2．3．3 实体单元和壳单元的连接处理

2．3．4．钢混结合段有限元模型

2．4 钢混结合段空间静力分析

2．4．1 荷载工况

2．4．2 边界条件

2．4．3 静力学分析结果

2．5．本章小结

第三章 钢混结合段脱空机理

3．1 引言

3．2 钢混结合段脱空

3．2．1 钢板与混凝土粘接承载性能

3．2．2 脱空影响因素

3．2．3 脱空分析的主要内容

3．2．4 脱空分析工况

3．3 施工过程中脱空分析

3．3．1 混凝土收缩徐变的基本机理

3．3．2 脱空区域及测试点设置

3．3．3 计算结果与分析

3．4 活载作用下的脱空分析

3．4．1 脱空区域分布

3．4．2 脱空对整体结构的影响

3．4．3 脱空对局部结构的影响

3．5 本章小结

第四章 钢混结合段的脱空识别方法

4．1 引言

4．2 脱空检测常规方法

4．2．1 主观识别法

4．2．2 钻孔取样法

4．2．3 超声波检测法

4．3 钢板应变检测法

4．4 工程实例

4．4．1 底板脱空识别

4．4．2 斜腹板脱空识别

4．5 钢混结合段脱空的检测过程

4．6 本章小结

第五章 全文总结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表的学术论文