桥梁伸缩装置与支座全寿命研究

论文摘要

二十世纪九十年代后期,欧美等发达国家在第二次世界大战结束后修建的大量基础设施逐渐进入了养护维修高峰期。由此引发的经济损失、舆论压力等多种问题引起了桥梁工程界的重视,相关研究工作全面展开,寿命周期分析方法在国际上逐步发展起来。受到国际上有关全寿命研究的启发,桥梁工程全寿命的概念迅速在国内工程界得到重视。2009年,由中交公路规划设计院、同济大学、长安大学、北京工业大学联合承担的交通部西部交通科技项目“桥梁工程全寿命设计理论与方法研究”正式通过交通部专家组鉴定验收,并被评为中交股份科技进步特等奖。本文作为西部交通建设科技项目“桥梁工程全寿命设计理论与方法研究”的一个组成部分,以河南省四条国道省道桥梁调查统计资料为基础,其主要研究内容如下：1.以板式橡胶伸缩装置为例建立有限元模型,应用疲劳累积损伤理论对其进行疲劳破坏分析正常使用的寿命估算,给出板式橡胶伸缩装置使用寿命的建议值。2.以橡胶支座和钢支座为例,分别应用橡胶老化理论和疲劳试验对其进行正常使用的寿命估算。通过橡胶老化理论给出橡胶支座理论寿命,通过疲劳试验给出了钢支座的疲劳寿命。3.从全寿命的角度出发,研究讨论了伸缩装置与支座的耐久性、可修性、可换性设计,给出了伸缩装置与支座的施工工艺和养护注意事项。通过以上研究得出：应从规划、设计、施工、管养、拆除等五个阶段,全面分析研究桥梁构件的全寿命历程。嵌固对接式伸缩装置耐久性明显优于其它类型伸缩装置,是因为其设计相对比较合理。板式橡胶伸缩装置的正常设计使用寿命受限于锚固区混凝土的疲劳寿命,大约为13年。橡胶支座的设计使用寿命建议值为50年。钢支座的疲劳寿命——不疲劳(即能达到其设计年限)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁全寿命理论
• 1.3 桥梁全寿命理论研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 桥梁伸缩装置与支座的分类和调查分析
• 2.1 桥梁伸缩装置的分类及损伤状况调查与分析
• 2.1.1 桥梁伸缩装置的分类及结构特性
• 2.1.2 桥梁伸缩装置调查分析
• 2.2 桥梁支座的作用及其分类
• 2.2.1 桥梁支座的作用
• 2.2.2 桥梁支座的分类
• 2.3 小结
• 第三章 桥梁伸缩装置全寿命分析
• 3.1 桥梁伸缩装置疲劳破损机理分析理论
• 3.1.1 桥梁伸缩装置的应力历程与应力谱的模拟
• 3.1.2 疲劳累积损伤分析与寿命估算
• 3.2 伸缩装置疲劳破损理论模型分析及疲劳寿命估算
• 3.2.1 以板式橡胶伸缩装置为例建立有限元模型
• 3.2.2 板式橡胶伸缩装置疲劳破坏分析
• 3.2.3 板式橡胶伸缩装置疲劳寿命估算
• 3.2.4 伸缩装置的设计寿命及建议值
• 3.3 小结
• 第四章 桥梁支座全寿命分析
• 4.1 桥梁橡胶支座的老化与使用寿命
• 4.1.1 橡胶支座的老化与使用寿命概况
• 4.1.2 低硬度橡胶支座老化及徐变性能
• 4.2 钢支座的疲劳及寿命分析
• 4.3 小结
• 第五章 桥梁伸缩装置的适应性、耐久性及可换性研究
• 5.1 桥梁伸缩装置适应性研究
• 5.1.1 桥梁结构型式
• 5.1.2 伸缩装置在不同桥型中的分布
• 5.1.3 伸缩装置在不同桥型中的破损程度
• 5.1.4 伸缩装置适应性分析
• 5.2 伸缩装置的耐久性研究
• 5.2.1 伸缩装置的破坏机理
• 5.2.2 伸缩装置破坏的影响因素
• 5.2.3 耐久性设计的注意事项
• 5.3 伸缩装置的可换性研究
• 5.3.1 伸缩装置寿命终止条件
• 5.3.2 更换原则
• 5.4 小结
• 第六章 桥梁支座的设计方法、耐久性、可换性研究
• 6.1 桥梁支座布置原则和受力分析及设计方法
• 6.1.1 桥梁支座的布置原则
• 6.1.2 桥梁支座的受力分析及设计方法研究
• 6.2 支座的耐久性设计
• 6.2.1 支座的选用及安装
• 6.2.2 支座破坏的主要原因及其相应处理措施
• 6.3 支座的可换性
• 6.3.1 支座更换程序及流程
• 6.3.2 支座更换施工时的监控措施
• 6.4 小结
• 第七章 桥梁伸缩装置与支座的施工、养护
• 7.1 桥梁伸缩装置与支座的安装及其注意事项
• 7.1.1 桥梁伸缩装置的安装工艺
• 7.1.2 桥梁支座的适配性及其安装工艺
• 7.2 桥梁伸缩装置与支座的养护
• 7.2.1 桥梁伸缩装置的养护
• 7.2.2 桥梁支座的养护
• 7.3 小结
• 结论与展望
• 主要研究内容和结论
• 有待解决的问题
• 参考文献
• 致谢