基于桥墩锈胀对于桥梁结构的影响研究

摘要

近年来随着我国经济不断发展、工程建设和交通运输也在迅猛发展，交通运输量在大幅度的提高，桥梁在人们日常生活中重要性日益凸显。但是由于潮汐等不利因素对于桥梁的影响，正在服役期的桥梁的桥墩、桥台、盖梁等很容易出现锈胀现象。这将会对人民的生命财产带来安全隐患。本文研究了钢筋混凝土桥墩锈胀的影响。通过不同的锈胀程度分析了桥墩的应力、位移等变化，同时也探讨了多种关于桥墩锈胀的加固方法，具有重要的理论意义和工程指导价值。
　　本文通过MIDAS CIVIL有限元分析软件，建立了桥梁的有限元模型。在对称车道荷载对桥墩作用下，计算了不同锈胀程度对桥墩的影响。以箍筋处20mm保护层混凝土规则均匀剥落和纵筋30mm处保护层混凝土规则均匀剥落为变化参数，分别比较桥墩完好时截面，锈胀开裂20mm截面，锈胀开裂30mm截面的轴压力、墩底弯矩和应力、位移的影响。其中还考虑了钢筋混凝土桥墩的锈胀部位，分别以30mm厚、500mm长的整体剥落的锈胀出现在桥墩，且由墩底至墩顶起1m，3m,5m，7m，9m为变化参数进行了桥墩的分析计算。分析钢筋混凝土桥墩的锈胀出现在桥墩哪些部位对于桥梁结构最不利。本文还探讨了桥墩锈胀的加固方法。通过各种影响因素的比较，最终选定增大截面法对锈胀的桥墩进行加固。
　　通过有限元软件对比分析了钢筋混凝土桥墩锈胀前后的反力、弯矩、应力、位移等，得出沿箍筋或纵筋的混凝土均匀剥落的锈胀出现在桥墩会对桥墩安全性造成一定影响。建议对锈胀后的钢筋混凝土桥墩进行加固处理;该研究对于同类桥梁的钢筋混凝土桥墩的锈胀分析有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及选题依据

1．2 国内外研究现状

1．2．1 混凝土耐久性研究现状

1．2．2 锈蚀钢筋混凝土结构性能研究现状

1．3 本文研究主要目的和内容

第二章 钢筋混凝土锈胀机理

2．1 钢筋在混凝土中的锈蚀机理

2．1．1 混凝土的碳化对于钢筋锈蚀的影响

2．1．2 氯离子对于钢筋锈蚀的影响

2．2 钢筋锈蚀对混凝土造成的损伤

2．3 混凝土结构中钢筋锈蚀的有关因素

2．4 本章小结

第三章 桥墩锈胀有限元模型

3．1 有限元分析方法概述

3．1．1 有限元方法概述

3．1．2 有限元方法的分析过程

3．2 梁格法的基本理论

3．2．1 梁格法基本原理

3．2．2 梁格法的主要原则

3．2．3 梁格法基本假设

3．3 梁格网格划分

3．3．1 板式结构网格划分

3．3．2 梁板式上部结构网格划分

3．4 梁格构件的截面特性

3．4．1 实体板的截面特性

3．4．2 空心板的截面特性

3．4．3 梁板式上部构件的截面特性

3．5 梁格法建模注意事项

3．6 工程实例分析

3．7 桥墩锈胀有限元模型建立

3．7．1 有限元模型的建立

3．7．2 桥墩锈胀有限元模型分析思路

3．8 本章小结

第四章 工程实例的分析

4．1 基本情况概述

4．2 锈胀前后墩柱内力、应力和位移分析

4．2．1 不同锈胀程度对墩柱反力影响

4．2．2 不同锈胀程度对墩柱底部轴压应力影响

4．2．3 不同锈胀程度对墩柱底部弯矩影响

4．2．4 不同锈胀程度对墩柱底部应力影响

4．2．5 汽车制动力对不同锈胀程度墩顶水平位移的影响

4．3 锈胀出现在墩柱不同部位的内力、应力和位移分析

4．3．1 锈胀出现在墩柱不同部位轴压应力影响

4．3．2 锈胀出现在墩柱不同部位汽车制动力对桥墩应力影响

4．3．3 锈胀出现在墩柱不同部位汽车制动力对桥墩顶位移影响

4．4 本章小结

第五章 锈胀桥墩加固分析

5．1 桥墩加固方法

5．1．1 增大截面加固法

5．1．2 粘贴钢板加固法

5．1．3 粘贴纤维复合材料加固法

5．2 桥墩加固方法计算

5．2．1 轴心受压构件增大截面加固计算

5．2．2 偏心受压构件增大截面加固计算

5．2．3 偏心受压构件粘钢加固计算

5．2．4 轴心受压构件粘贴纤维复合材料加固计算

5．3 锈胀桥墩加固建议和方案

5．3．1 建议

5．3．2 桥墩锈胀加固方案

5．4 本章小结

结论与展望

1 结论

2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间参加的科研项目