06钢桥破坏形式与设计方法6p

钢桥破坏形式与设计方法吴冲同济大学桥梁工程系Tel.021－65981817cwu@Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲12013-7-12 大连1. 前言☞公路钢桥的破坏形式：强度稳定疲劳脆性断裂腐蚀刚度Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲22013-7-12 大连2. 强度☞强度破坏整体破坏：截面的平均应力达到屈服点fy ，截面应变迅速增加最后导致结构破坏（变形过大或断裂）屈服→塑性变形→强化→断裂边缘屈服→塑性铰→内力重分布→塑性铰→形成机构→（不稳定）倒塌受拉构件受弯、弯拉构件Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲32013-7-12 大连2. 强度屈服塑性变形→强化→断裂受拉件强度破坏Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲42013-7-12 大连2. 强度屈服塑性变形→强化→断裂受拉件强度破坏Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲52013-7-12 大连2. 强度☞强度破坏局部破坏：指截面的局部范围的应力达到屈服点fy ，局部范围应变迅速增加最后导致局部结构破坏（局部变形过大或断裂）Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲62013-7-12 大连2. 强度屈服塑性变形→强化→断裂受拉件强度破坏Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲72013-7-12 大连2. 强度屈服塑性变形→强化→断裂受拉件强度破坏Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲82013-7-12 大连2. 强度屈服塑性变形→强化→断裂受拉件强度破坏Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲92013-7-12 大连有效截面：考虑剪力滞和局部稳定净截面拉弯压弯有效截面：考虑剪力滞和局部稳定净截面受弯有效截面：考虑局部稳定净截面轴心拉压《公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2011)》《钢结构设计规范(GB50018-2003)》受力构件3.1 强度破坏☞强度稳定设计计算方法《公路钢结构桥梁设计规范(JTGD64-2011)》d nf A N ≤=σdeyny y exn x x f W M W M ≤+γγd eyny y exn x x n f W M W M A N≤++γγ1y yNx xN u ux uy M Ne M Ne N N M M ++++≤,,Rd z z eff dM W f =,,Rd y y eff dM W f =,d eff c N f A σ=≤受压：0:dN f Aσ=≤受拉,,y zdy eff z eff M M f W W σ=+≤,Rd eff c dN A f =Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲102013-7-12 大连3.1 强度破坏☞设计方法《公路钢结构桥梁设计规范（JTGD64-2011）》1y yNx xN u ux uyM Ne M Ne N N M M ++++≤u eff dN A f =,ux x eff d M W f =,uy y eff dM W f =整体强度设计：钢材具有较大塑性变形能力，钢桥构件的整体强度设计可以不考虑残余应力和局部应力集中的影响，采用有效截面的名义应力计算：实腹式拉弯构件强度计算公式：实腹式拉弯构件强度计算公式，Nx M y M ——计算截面轴力、x方向和y方向的弯矩——钢材的设计强度df W x,eff ，W y,eff ——考虑剪力滞影响的有效截面模量e xN , e xN ——有效截面偏心距Tongji University, Wu Chong 同济大学吴冲112013-7-12 大连2. 强度☞设计方法222222()3()Eq x y z x y y z z x xy yz zx df σσσσσσσσσστττ=++-+++++≤由于钢材具有较大的塑性变形性能，结构某个点达到屈服状态后会发生应力重分布，对于构件来说只有形成屈服面后才能达到局部强度破坏状态。

柳州市维义大桥三种钢桥面铺装方案典型破坏形式及维修方法说明招商局重庆交通科研设计院有限公司二。

一。

年十二月1钢桥面铺装常用三种方案钢箱梁桥面在世界上已有超过白年的应用历史，相比水泥混凝土结构，具有重量轻、施工快捷、质量可靠等优点，因此在世界上得到了广泛的使用。

钢桥面铺装在使用过程中变形量大、温度高、铺装层与钢板粘结不好，是一个世界性的难题。

通常钢桥面铺装都先丁路面破坏，特别是一些大型桥梁，通车后往往几年就损坏，造成的损失和影响都非常大。

因此，科学家对钢桥面铺装进行了不懈的分析和研究。

目前，世界上最常用的，也是使用效果最好的三种铺装方案有以下三种。

（1）方案一：双层改性SMA（图1）（2）方案二：浇筑式沥宵混凝土（ GA10 +高弹SMA（图2）（3）方案三：双层美国环氧沥宵混凝土（图3）改性沥青SMA10厚度：35mm于用很呵居洒布改性乳化沥青，用量：300〜500g/铺装下层改性沥青SMA10厚度：35mm粘结层涂洒溶剂型粘接剂，用量为200〜400g/环氧防水层涂刷环氧树脂，用量：500〜600g/ ;撒布1.18〜2.36mm勺碎石，用量：500〜800g/ m2涂刷环氧树脂，用量：200〜300g/ ;撒布0.3〜0.6mm勺碎石，用量：300〜400g/ m2防腐层环氧富锌漆钢板喷砂除锈，清洁度：Sa2.5级；粗糙度:50〜100 nm--- —：—： :— ----------------------------------------- -------- -------- ^―, ■^― ----------------------------------- ------- -------- -------图1桥面铺装方案一（双层SMA方案一面层采用双层SMA吉构，具有较好的密水性、抗车辙性能、耐疲劳性能等，下部防水结构层采用国内桥面铺装中应用比较多、相对比较成熟的环氧树脂防水层。

公路钢桥的常见破坏形式与设计方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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桥梁病害及加固设计方法图解来源：筑龙论坛桥梁工程同新建相比，改建可节省大部分资金。

合理利用原有主体结构，改变功能配置、改善空间质量、扩大功能空间等，可以减少开发商的初期投资费用(包括拆迁费、土建费等)、缩短建设周期，体现较高的经济价值。

目前桥梁加固设计与计算方面的研究还相对滞后，有些方面甚至连公认的算法都没有，使设计者感到难于动手。

桥梁加固设计师除了有扎实的专业知识外，最好既有相当的设计经验，又有相当的施工经验，所完成的设计施工图才较合理、可靠、现实、施工质量容易保证、修改变更少、造价合理、加固效果好，不仅能治“标”，能治“本”的尽量治“本”。

如果只有施工经验，所出加固方案及施工图，可能缺乏对结构系统地受力分析及病害成因及趋势分析，往往该加固的部位加固不够或太多，不需要加固的地方也加固，造成多花了钱，加固效果还不好。

很多设计者在加固材料的用量上比较随意，凭经验、凭感觉用材料的人不少，是否浪费材料或是达不到最好的加固效果，自己不清楚，业主更不知道，大多没有作加固计算，有的高资质设计单位也只对加固前的结构作些复核性计算，最多作加固后的承载力计算。

但大家知道构件的病害往往在正常使用阶段中表现出来，承载能力主要说明构件是否安全，能安全使用的构件并非就没有病害，因此还要作截面上各材料的应力强度计算，才能反映出构件是否有病害、程度如何及发展趋势。

“应力强度计算是反映构件病害的必要依据，承载能力计算是构件安全使用的最后保障”两者均不可缺。

现实加固计算中，常出现承载能力极限状态满足要求，但构件确实存在许多病害，于是一种做法是加大车辆设计荷载使承载力不满足要求，但又缺乏可靠的超载资料；另一种做法是根据各种病害及程度通过一些算法得出各种折减系数，对承载力进行折减，以说明构件不满足承载力要求，构件加固后又补足大于等于被折减的承载力，这种做法虽有一定科学依据，但也有不少人为评判因素，同样不能反映控制截面上各种材料的工作状况。

浅谈钢桥面铺装的结构与材料一、钢桥面铺装破坏形式由于铺装层结构与铺装材料匹配问题造成的破坏形式大致有以下几类：1、铺装层与钢桥面板间的变形协调性不足及抗剪强度不足而引起推移病害；2、车轮荷载作用下造成纵向加劲肋上的铺装层出现负弯矩而使得面层受拉，并于往复作用下形成纵向裂缝；3、由于铺装层水密性能不佳造成雨水渗透，进而破坏钢面板与铺装层之间的粘结层；4、钢箱梁桥偏于柔性，振动变形幅度较大，而常见铺装层材料（沥青混凝土）在移动冲击荷载长期作用下，抗弯拉疲劳性能不足，引起铺装层材料疲劳破损。

当前钢箱梁桥面铺装系统中，钢板的弹性模量为21000MPa、线膨胀系数为1×10-5/℃，沥青混凝土类铺装层材料的弹性模量为800-1400MPa、线膨胀系数为2.16～3.06×10-5/℃，两者性能跨度较大，变形不协调问题突出，且沥青混凝土类材料防水性能较差、抗弯拉疲劳性能不足、温度敏感性大，亟需更为合理的功能匹配的钢桥面铺装组合。

二、钢桥面铺装数值模拟分析2.1铺装材料弹性模量影响分析根据正交异性钢桥面板的结构组成特点，选取有代表性的桥面板结构建模分析。

该模型包括4块横隔板以及8条纵向加劲肋，其平面尺寸为5760mm×9000mm（横向×纵向），铺装上、下层厚度分别为40mm、50mm。

采用有限元软件ANSYS对钢桥面铺装结构进行数值模拟，以壳单元Shell63模拟钢板、横隔板及纵向加劲肋，实体单元Solid65模拟桥面铺装层。

假设铺装层与钢桥面板完全连续，并可通过共节点的方式处理铺装层与钢板的连接问题。

简化轮载根据《公路桥涵设计通用规范D60-2004》中对后轴车轮着地宽度及长度（0.6m×0.2m）及后轴重力标准值140kN，荷载集度为0.58MPa。

为满足行车舒适以及抵抗车辙的需要，铺装上层选用SMA沥青混凝土，其弹性模量为1.5GPa；钢材弹性模量取210GPa；铺装下层分别计算弹性模量为1GPa至35GPa范围内的材料，进而对分析铺装层进行承载分析。