沿海钢结构栈桥的腐蚀安全评定研究

摘要

钢结构栈桥施工方便，可重复性利用，是施工时重要的运输通道，提高施工的效率。由于沿海环境的特点，氯离子浓度较高，钢栈桥往往在正常使用时间内发生大面积的腐蚀，降低结构的承载力和稳定性。然而，现阶段鲜有钢结构栈桥腐蚀规律，以及安全评定。本文系统研究了钢结构栈桥的受力特点、蚀坑分布规律和腐蚀安全评定等内容，具体如下：
　　以栈桥整体结构为研究对象，考虑不同的荷载工况、不同的桥梁跨数、不同的弹性刚度，建立多个栈桥模型，对比分析栈桥受力特点。针对已确立的栈桥四联模型，研究了无锈蚀栈桥的承载力和稳定性，探讨了在不同腐蚀程度下，栈桥结构承载力和稳定性的变化情况，建立腐蚀指标。分析结果说明在主要构件中，桩顶横梁对于腐蚀程度比较敏感，最先达到承载力极限。梁先发生承载力破坏，钢管桩则先发生稳定性破坏。另外，通过车辆荷载的动力分析，得到主要构件的位移，与静力分析中的位移相比较，误差在合理范围内。
　　以栈桥关键构件为研究对象，通过除锈实验和超景深实验，得到了局部蚀点的分布规律，建立腐蚀点的二维模型，分析了不同构件中蚀坑的分布特点。在含蚀坑的三维模型中，施加相同的边界条件，分析不同腐蚀程度下，部分构件的最大应力，建立传递系数，修正腐蚀指标。对梁的三维模型模拟四点弯曲试验，得到梁的承载力。分析得到蚀坑分布在桥面上构件符合高斯分布规律，桥面板以下构件没有符合任何分布规律，但是蚀坑的大小和深度近似相等。梁的承载力随着腐蚀指标的增大而减少，不同的梁，承载力减少的规律不同。
　　建立腐蚀安全评定体系，对腐蚀等级进行划分，在不同腐蚀等级下，对主要构件进行梁承载力和结构应力分析，明确各个腐蚀等级的腐蚀厚度和最不利受力位置，提出腐蚀安全评定流程。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 腐蚀后钢栈桥的承载力与稳定性分析

2.1 引言

2.2 钢结构栈桥模型

2.3 钢结构栈桥承载力分析

2.4 钢结构栈桥稳定性分析

2.5 钢结构栈桥动力分析

2.6 本章小结

第3章 钢栈桥关键构件蚀点分布规律研究

3.1 引言

3.2 点腐蚀分布实验

3.3 点腐蚀分布实验数据统计分析

3.4 随机生成蚀坑

3.5 [20a槽钢梁的承载力模拟

3.6 I20b工字钢梁的承载力模拟

3.7 双拼40a工字钢梁的承载力模拟

3.8 本章小结

第4章 钢结构栈桥的腐蚀安全评定

4.1 引言

4.2 腐蚀等级划分

4.3 评价体系的应用

4.4 评定流程

4.5 本章小结

结论

参考文献

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