鋼-混凝土組合梁橋耐久性若干問題的研究.pdf

1、結構的耐久性是一個歷史性問題，但耐久性這個概念成為工程人員與科研工作者耳熟能詳?shù)囊粋€名詞，并成為結構工程界研究的一個熱點，則是近十幾年來的事情。在最新的橋梁結構相關標準和規(guī)范中，均明確提出橋梁結構要具有足夠的耐久性能?；仡櫮途眯匝芯康臍v史我們卻發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的耐久性內容多集中于鋼筋混凝土或預應力混凝土結構及其構件，已有的研究成果不足以讓我們對鋼-混凝土組合梁橋結構及其構件使用年限內的耐久性能有一個完整的認識。事實上隨著鋼-混凝土組合梁橋使用

2、年限的增加，逐漸步入其生命周期的一個階段，也開始暴露出一些特有的耐久性問題，而目前并無相應的理論或計算方法?；诖吮尘?，本文針對鋼-混凝土組合梁橋耐久性的若干問題開展研究工作。
　　1）鋼-混凝土組合梁橋構件層次的耐久性研究：基于材料及構件層次的耐久性研究是解決結構耐久性問題的基礎，而目前研究對象多集中于鋼筋混凝土和預應力混凝土構件，就鋼-混凝土組合梁橋而言，缺少對其關鍵構件——抗剪連接件耐久性能的認識和了解。本文首次對鋼-混組合

3、梁梁橋常用的栓釘連接件進行了耐久性試驗研究，采用人工電化學試驗方法模擬栓釘連接件可能受到的環(huán)境侵蝕作用，然后通過靜載試驗和疲勞試驗，探討栓釘連接件銹蝕后的靜力工作性能和抗疲勞性能。試驗結果表明，栓釘連接件銹蝕后的抗剪承載力、抗剪剛度、疲勞壽命等基本力學性能均出現(xiàn)了不同程度的變化，不同的銹蝕特征造成的影響程度不同。此外，本文對栓釘連接件由于完全承受結合面處剪力反復作用而導致的靜力承載力降低程度進行了分析。組合梁橋控制截面處的栓釘連接件處于

4、較高應力狀態(tài)，車輛荷載的反復沖擊對其造成不可逆的損傷，這種損傷不斷積累必然造成栓釘極限承載力的下降。本文基于斷裂力學的方法建立了栓釘連接件真實承載力與疲勞荷載關系的計算模型，然后通過試驗數(shù)據歸納分析確定了近似計算公式?；谠摴?，分析了栓釘直徑和初始缺陷率，以及疲勞應力幅值對使用壽命期內栓釘極限承載力退化程度的影響。
　　2）建立鋼-混凝土組合梁橋結構耐久性設計的總體框架和基本流程：目前，關于橋梁結構耐久性設計方法尚無統(tǒng)一的規(guī)定，

5、不同學者基于各自理念對橋梁結構耐久性設計的總體框架和設計內容提出了不同的看法。本文歸納了目前常見的幾種結構耐久性設計方法，基于對耐久性內涵的理解，提出橋梁結構耐久性設計應該是涵蓋橋梁整個設計使用壽命內，保證橋梁結構在設計使用年限內具有足夠耐久性能的系統(tǒng)工程。從時間上來劃分，它包括初步設計階段結構材料、幾何尺寸及構造的耐久性設計，施工階段施工質量的耐久性控制要求，以及使用階段養(yǎng)護、維修及加固預案的設計。在此基礎上，結合鋼-混凝土組合梁橋的

6、結構特點，本文初步建立了該橋型耐久性設計的總體框架和基本流程，并對每項設計內容作了具體介紹；總結了鋼-混凝土組合梁橋在不同環(huán)境作用下可能遭受的主要侵蝕作用，并給出了其結構及構件設計使用壽命建議值。并對鋼-混凝土組合梁橋材料耐久性要求，結構構造細節(jié)耐久性要求，防排、水措施等提出了設計原則和建議。
　　3）鋼-混凝土組合梁橋使用壽命期養(yǎng)護、維修措施和加固方法研究：良好的日常養(yǎng)護和有效的加固措施是在使用壽命期內維持橋梁結構耐久性能的重要

7、手段。本文分析了鋼-混凝土組合梁橋結構及構件常見的損傷退化形式，提出了相應的基本養(yǎng)護、維修措施。并基于對鋼-混凝土組合梁橋結構及構件使用期內性能退化程度的分析，提出了相應的預防性的、提前性的維修及加固措施，保證了橋梁在設計使用期內具有良好的工作性能。文章最后針對目前缺少鋼-混凝土組合梁橋加固設計方法，尤其是與我國現(xiàn)行橋梁設計規(guī)范相適應的計算理論和方法，建立了粘貼碳纖維片材加固鋼-混凝土組合梁橋基于塑性理論的抗彎承載能力極限狀態(tài)的計算公式