大跨鋼橋伸縮縫的性能評估與病害控制研究.pdf

1、伸縮縫病害是橋梁養(yǎng)護(hù)中的常見問題之一，除了會引發(fā)大量的后期維護(hù)、維修費用，還可能對橋梁的整體功能帶來一定的影響。因此，開展伸縮縫破壞機理及病害控制方法的研究對于檢測、養(yǎng)護(hù)和維修具有重要的意義。目前國內(nèi)外的相關(guān)研究主要是基于實測數(shù)據(jù)和數(shù)值模型對伸縮縫進(jìn)行動力學(xué)分析，并針對豎向車輛荷載下各關(guān)鍵部位的設(shè)計和養(yǎng)護(hù)提出建議。然而，現(xiàn)場檢測和初步分析表明，橋梁梁端的水平向累計位移可能是導(dǎo)致伸縮縫出現(xiàn)過早破壞的原因之一，而車輛/風(fēng)荷載引起的小幅高頻位

2、移又是累計位移的主要構(gòu)成部分。鑒于此，本文從伸縮縫累計位移出發(fā)，結(jié)合數(shù)值模擬、實橋監(jiān)測數(shù)據(jù)和伸縮縫構(gòu)件的疲勞試驗，對伸縮縫的疲勞破壞問題進(jìn)行了研究。分別從橋梁整體結(jié)構(gòu)和伸縮縫內(nèi)部結(jié)構(gòu)的角度上分析了導(dǎo)致伸縮縫過早破壞的原因，并對伸縮縫的病害控制提出了一些建議，所完成的主要工作如下:
　　(1)從橋梁整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究環(huán)境荷載對伸縮縫位移的影響，探討了導(dǎo)致伸縮縫過早破壞的宏觀原因。基于實測數(shù)據(jù)建立了較為符合實際的橋址區(qū)風(fēng)環(huán)境和隨機車輛

3、荷載模型，提出了風(fēng)-車-橋耦合作用下伸縮縫的位移分析方法，分別研究了車速、車型、脈動風(fēng)平均風(fēng)速和風(fēng)-車-橋耦合作用對伸縮縫位移的影響。
　　(2)從伸縮縫內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)，對伸縮縫的破壞機理進(jìn)行了研究。建立了伸縮縫水平向動力模型，并通過有限元分析，研究了靜態(tài)和動態(tài)位移作用下伸縮縫中鋼梁、彈簧等構(gòu)件的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)中鋼梁的累計位移是導(dǎo)致滑動支承/壓緊支承過度磨損的原因之一，而不均等的彈簧應(yīng)力也導(dǎo)致了不同部位彈簧破壞程度的差異。
　　(

4、3)開展了伸縮縫實測位移數(shù)據(jù)分析和彈簧疲勞試驗。對伸縮縫實際位移和各中鋼梁位移進(jìn)行監(jiān)測，并與有限元分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了有限元分析的正確性。同時，對伸縮縫彈簧進(jìn)行剪切疲勞試驗，探討了疲勞位移幅和破壞模式對彈簧剛度、壽命的影響。
　　(4)對伸縮縫的病害評估和控制提出了建議。研究了伸縮縫滑移性能改變對各構(gòu)件動力響應(yīng)的影響，并建立了伸縮縫滑移性能因子和中鋼梁位移比例之間的相關(guān)關(guān)系，為伸縮縫滑移性能評估提供了一種較為簡便的評估方法。提