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中下承拱桥的吊杆锈蚀损伤研究

中下承拱桥的吊杆锈蚀损伤研究

作者：潘骁宇浙江大学

学位级别：硕士

吊杆是中下承拱桥的重要传力构件,其性能直接影响拱桥的使用安全。近年来,由吊杆断裂引起的中下承拱桥坍塌事故时有发生,服役吊杆的健康检测与承载能力评估已成为工程界与学术界关注的热点。随着越来越多的拱桥吊杆服役时间超过10年,我... 详细信息

吊杆是中下承拱桥的重要传力构件,其性能直接影响拱桥的使用安全。近年来,由吊杆断裂引起的中下承拱桥坍塌事故时有发生,服役吊杆的健康检测与承载能力评估已成为工程界与学术界关注的热点。随着越来越多的拱桥吊杆服役时间超过10年,我国正逐步进入吊杆更换的高峰期,因此提出可靠的吊杆残余承载能力评估方法对充分发挥既有吊杆的作用和确保桥梁的安全是十分必要的。本文首先以浙江省内刚完成吊杆更换施工的四座中下承拱桥旧吊杆为对象,采用外观检查、质量损失率测定等手段研究吊杆内部钢丝的腐蚀程度与腐蚀特性,并通过拉伸试验、人工刻痕等方法讨论了锈蚀钢丝的力学特性和脆断机理。针对锈蚀钢丝受拉过程中的应力集中问题,采用有限元软件ABAQUS建立了锈蚀钢丝的实体模型,对均匀腐蚀和孔蚀两种状态的钢丝的应力分布及拉伸特性进行对比分析,并通过大量有限元计算分析蚀坑形状、数目等参数对钢丝应力分布的影响。在试验与有限元计算的基础上,得到了锈蚀钢丝极限应变的计算方法,并结合钢丝色泽、平整度等表面形貌提出了基于延性指标的锈蚀钢丝的分级方法。最后,基于纤维束强度理论提出了评定吊杆残余承载能力的串并联模型,分析吊杆长度、钢丝数目以及摩擦作用等内部因素对吊杆承载能力的影响。此外,采用非参数统计法并结合反复随机抽样的Monte-Carlo法建立了吊杆残余承载能力概率模型,对不同锈蚀程度的吊杆所具有的残余承载能力进行估算,为损伤吊杆的检测、维护以及更换提供依据。通过本文的研究,主要得到以下几点结论：1)锈蚀对钢丝延性的影响显著,而对弹性模量和极限强度的影响不显著。刻痕钢丝的拉伸断口具有脆性断裂特征。2)应力集中是引起钢丝脆断的直接原因,而蚀坑会导致钢丝在拉伸状态下出现明显的应力集中,对钢丝延性带来不利影响。蚀坑深度、水平宽度以及长宽比等参数对应力集中的影响较为显著。增加蚀坑数目与间距可以对钢丝的应力集中现象起一定的缓解作用。3)延性是反映钢丝力学特性的主要衡量指标。根据本文拟合的曲线关系,已知蚀坑的各个形状参数即可得到锈蚀钢丝的延性指标。4)在吊杆护套完好的情况下,吊杆内钢丝的锈蚀程度均处于同一等级。钢丝数目、钢丝间摩擦作用是影响吊杆承载能力的内部因素,锈蚀是影响吊杆极限强度、极限延性等性能的外部因素。相比吊杆的极限强度,锈蚀对极限变形产生的影响表现得更为显著。

关键词：吊杆锈蚀承载能力拉伸试验有限元计算分级方法非参数统计法

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拱桥吊杆锈蚀高强钢丝疲劳性能试验研究

土木工程学报 2015年第11期48卷 68-76页

作者：李晓章谢旭潘骁宇孙文智朱汉华浙江大学浙江杭州310058 金华市公路管理局浙江金华321017 浙江省公路管理局浙江杭州310009

为了评价拱桥服役吊杆的残余寿命,以使用10余年的吊杆高强钢丝为对象,通过自然锈蚀、人工锈蚀及机械损伤方法得到轻微锈蚀、严重锈蚀以及点蚀状态的钢丝样本,根据拉伸试验和疲劳试验、破坏断口形貌分析,研究了锈蚀钢丝的拉伸性能、疲劳... 详细信息

为了评价拱桥服役吊杆的残余寿命,以使用10余年的吊杆高强钢丝为对象,通过自然锈蚀、人工锈蚀及机械损伤方法得到轻微锈蚀、严重锈蚀以及点蚀状态的钢丝样本,根据拉伸试验和疲劳试验、破坏断口形貌分析,研究了锈蚀钢丝的拉伸性能、疲劳寿命以及破断机理。在此基础上用精细有限元计算模型分析蚀坑对钢丝应力集中的影响。试验结果表明,锈蚀对钢丝的拉伸强度影响不大,承载力变化主要取决于钢丝有效截面的减少程度;锈蚀导致钢丝的延性下降;钢丝疲劳性能受锈蚀程度的影响具有先敏感后迟钝的特征,即锈蚀初期钢丝的疲劳寿命因锈蚀而显著降低,但进一步锈蚀引起的钢丝疲劳寿命下降不明显。有限元分析结果表明,点蚀钢丝的疲劳寿命不仅取决于蚀坑底部的应力集中程度,还受到应力集中区域的影响。

关键词：拱桥吊杆高强钢丝锈蚀疲劳性能

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锈蚀高强度钢丝的力学性能与评级方法

浙江大学学报（工学版） 2014年第11期48卷 1917-1924页

作者：潘骁宇谢旭李晓章孙文智朱汉华浙江大学土木工程学系浙江杭州310058 金华市公路管理局浙江金华321017

为了建立高强度钢丝的锈蚀分级标准,以4座服役10a以上的拱桥吊杆高强度钢丝样本为对象,在进行原状钢丝拉伸和疲劳试验研究的基础上,用刻痕方法模拟钢丝的表面蚀坑,通过有限元分析以及拉伸试验研究蚀坑形貌对钢丝力学性能的影响,建立蚀... 详细信息

为了建立高强度钢丝的锈蚀分级标准,以4座服役10a以上的拱桥吊杆高强度钢丝样本为对象,在进行原状钢丝拉伸和疲劳试验研究的基础上,用刻痕方法模拟钢丝的表面蚀坑,通过有限元分析以及拉伸试验研究蚀坑形貌对钢丝力学性能的影响,建立蚀坑参数与钢丝极限应变的定量关系,提出考虑蚀坑形状的锈蚀钢丝评价标准。结果表明,锈蚀对钢丝弹性模量和极限强度的影响不敏感,但蚀坑引起钢丝的延性下降;锈蚀钢丝的延性下降程度与蚀坑部位的应力集中状况有关,用蚀坑形状参数可以较精确地评价钢丝受锈蚀影响的程度。

关键词：拱桥吊杆锈蚀钢丝有限元模型拉伸试验锈蚀分级

“岗课赛证”四位一体的工程造价专业课程体系优化研究——以浙江交通职业技术学院为例

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现代职业教育 2021年第49期 96-98页

作者：潘骁宇浙江交通职业技术学院

以课程改革为核心推动育人模式变革,强化职业教育作为一种类型教育的特征,"岗课赛证"四位一体模式不失为一种良好的手段。通过分析人才培养现状、梳理课程体系逻辑,浙江交通职业技术学院工程造价专业结合"1+X"建筑信息模型(BIM)职业技... 详细信息

以课程改革为核心推动育人模式变革,强化职业教育作为一种类型教育的特征,"岗课赛证"四位一体模式不失为一种良好的手段。通过分析人才培养现状、梳理课程体系逻辑,浙江交通职业技术学院工程造价专业结合"1+X"建筑信息模型(BIM)职业技能等级证书,开展交通行业背景下基于"岗课赛证"的课程体系优化实践,提升工作岗位适应性、课堂教学有效性、技能证书实效性、技能大赛普惠性。

关键词： “岗课赛证” 工程造价课程体系 BIM

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大纵坡半山桥梁板与盖梁联接方式研究

公路交通技术 2018年第1期34卷 79-83页

作者：潘骁宇浙江交通职业技术学院路桥学院杭州311112

针对梁板端部与盖梁之间易出现相对滑动的问题,提出一种半弹性半刚性联接方法,采用下坡端刚性联接、上坡端弹性联接的处理方式。采用ABAQUS软件建立有限元数值模型,分析结构的破坏特征和变形特点,并结合实例分析不同坡度的梁板的受力情... 详细信息

针对梁板端部与盖梁之间易出现相对滑动的问题,提出一种半弹性半刚性联接方法,采用下坡端刚性联接、上坡端弹性联接的处理方式。采用ABAQUS软件建立有限元数值模型,分析结构的破坏特征和变形特点,并结合实例分析不同坡度的梁板的受力情况,配置锚固钢筋。结果表明:该联接方式技术可靠、构造简单、施工便捷,适合于大纵坡路段半山桥结构的拓宽加固。

关键词：公路桥梁半山桥半弹性半刚性联接纵向变位数值模拟

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半山桥下部结构组合体系抗倾覆稳定性设计

公路交通技术 2017年第5期33卷 47-52页

作者：李月文潘骁宇龙泉市公路局浙江龙泉323700 浙江交通职业技术学院杭州311112

山区道路拓宽工程采用半山桥结构型式,经常面临高墩、盖梁大悬臂等问题,成为下部结构设计过程的一大难题。结合龙泉市凤阳山区通景公路改建工程的桥梁设计,对半山桥盖梁与立柱组合体系的力学性能进行分析。考虑桩周土和基岩上部填土对... 详细信息

山区道路拓宽工程采用半山桥结构型式,经常面临高墩、盖梁大悬臂等问题,成为下部结构设计过程的一大难题。结合龙泉市凤阳山区通景公路改建工程的桥梁设计,对半山桥盖梁与立柱组合体系的力学性能进行分析。考虑桩周土和基岩上部填土对桩基的影响,计算独柱式与双柱式桥墩发生侧向倾覆时的临界盖梁悬臂长度,得到2种桥墩不同跨数与不同盖梁总长的桩基嵌岩深度设计值。结果表明:盖梁的几何形态是决定嵌岩桩嵌入岩层深度的关键因素,盖梁外悬臂长度的改变将直接导致嵌岩深度显著变化。

关键词：桥梁工程半山桥临界盖梁悬臂长度嵌岩深度独柱墩双柱墩

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基于低影响开发的山区通景公路设计

浙江交通职业技术学院学报 2017年第2期18卷 26-29页

作者：李月文潘骁宇龙泉市公路局浙江丽水323700 浙江交通职业技术学院杭州311112

山区通景公路的建设是适应交通量日益增长的需要,是综合开发绿色食品产业、发展沿线农村经济、建设社会主义新农村的需要,更是开发山区旅游资源、发展龙泉旅游业的需要。由于通景公路大多地处国家自然保护区,如何最小程度地减少对公路... 详细信息

山区通景公路的建设是适应交通量日益增长的需要,是综合开发绿色食品产业、发展沿线农村经济、建设社会主义新农村的需要,更是开发山区旅游资源、发展龙泉旅游业的需要。由于通景公路大多地处国家自然保护区,如何最小程度地减少对公路沿线动植物的影响,如何避免水土流失,如何降低公路建设对生态环境的破坏作用,都需要从设计、施工、运营等不同阶段提出合理、可靠、有效的方案与措施,确保公路建设推动区域社会经济的健康发展。

关键词：通景公路选线设计生态环境

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桥梁水下混凝土结构状态评价研究

公路交通技术 2016年第5期32卷 79-85页

作者：陈阳潘骁宇李尚谢旭浙江省交通规划设计研究院杭州310015 浙江交通职业技术学院路桥学院杭州311112 浙江大学土木工程系杭州310058

桥梁水下结构是桥梁的重要承重构件,其结构状态可分为耐久性状态和安全性状态2类。分析水下混凝土结构材料性能退化模式和病害特征,提出结构状态主要评价因子,并基于层次分析法建立结构状态评价模型。以一座实际桥梁的水下结构为例,对... 详细信息

桥梁水下结构是桥梁的重要承重构件,其结构状态可分为耐久性状态和安全性状态2类。分析水下混凝土结构材料性能退化模式和病害特征,提出结构状态主要评价因子,并基于层次分析法建立结构状态评价模型。以一座实际桥梁的水下结构为例,对该模型的评价结果予以验证。验证结果表明,该模型的评价结果可较好地反映水下结构的真实状态,具有实际应用价值。

关键词：水下混凝土结构检测参数耐久性安全性

基于ANFIS的桥梁水下结构状态评估系统开发研究

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公路交通技术 2016年第5期32卷 73-78页

作者：徐建勇潘骁宇李尚陈阳浙江省交通规划设计研究院杭州310000 浙江交通职业技术学院杭州311112

以桥梁水下钢筋混凝土结构为对象,以结构使用环境和现行桥梁承载能力及耐久性评估标准为基础,建立结构状态评估指标体系,确定评估指标的分级标准,并开发基于自适应神经-模糊推理算法的桥梁水下结构状态评估系统。根据模拟教师数据对该... 详细信息

以桥梁水下钢筋混凝土结构为对象,以结构使用环境和现行桥梁承载能力及耐久性评估标准为基础,建立结构状态评估指标体系,确定评估指标的分级标准,并开发基于自适应神经-模糊推理算法的桥梁水下结构状态评估系统。根据模拟教师数据对该系统各项性能的验证结果,证明其具有良好的学习能力,且实际应用也表明其具有较好的应用效果。

关键词：桥梁水下混凝土结构状态评估自适应神经-模糊推理系统神经网络模糊推理