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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 波形钢腹板PC箱梁的构造1

1.1.2 波形钢腹板的优势2

1.1.3 波形钢腹板PC箱梁桥的发展概况3

1.1.4 体外预应力的发展概况5

1.1.5 剪力连接器的发展概况6

1.2 研究意义7

1.3 主要存在的问题9

1.4 本书的主要内容10

参考文献11

第2章 钢桥抗疲劳、防腐蚀与混凝土耐久性分析理论14

2.1 耐久性的定义14

2.2 疲劳的定义15

2.2.1 基本概念15

2.2.2 影响因素16

2.2.3 抗疲劳设计17

2.2.4 疲劳评估18

2.3 混凝土的耐久性20

2.3.1 耐久性的定义20

2.3.2 混凝土碳化22

2.3.3 混凝土中钢筋的锈蚀24

2.3.4 碱-骨料反应影响因素26

2.3.5 混凝土冻融破坏27

2.3.6 氯离子侵蚀28

2.4 索结构的钢丝腐蚀30

参考文献31

第3章 PC组合箱梁波形钢腹板耐久性研究33

3.1 波形钢腹板的选材33

3.1.1 波形钢腹板的波形33

3.1.2 钢材的选用38

3.1.3 桥梁用钢的强度与等级的选用39

3.2 波形钢腹板的波形加工44

3.2.1 波形成形的加工方法44

3.2.2 波形钢板的加工精度45

3.2.3 波形钢腹板的切割47

3.2.4 波形钢腹板的钻孔48

3.3 波形钢腹板的纵向连接及其耐久性分析50

3.3.1 螺栓连接50

3.3.2 铆钉连接52

3.3.3 焊接连接53

3.3.4 焊缝连接的型式57

3.3.5 焊缝耐久性的控制措施59

3.3.6 横隔梁与波形钢腹板的连接62

3.4 钢桥构件的病害63

3.4.1 疲劳断裂63

3.4.2 平面外翘曲64

3.4.3 焊缝裂纹65

3.4.4 主梁腹板66

3.4.5 有盖板的工字梁和翼缘节点板68

3.4.6 腹板连接板69

3.4.7 横隔梁的腹板70

3.4.8 翼缘板和腹板拼接处70

3.4.9 纵向加劲肋的拼接处72

3.4.10 主梁型钢中插入填板并焊接成变截面梁腋处72

3.4.11 角钢处疲劳裂纹72

3.4.12 腹板穿透处73

3.4.13 脆性断裂73

3.4.14 腐蚀74

3.4.15 失稳77

3.5 波形钢腹板防腐涂装及其耐久性78

3.5.1 钢桥防腐的重要性78

3.5.2 钢桥的防腐体系79

3.5.3 波形钢腹板涂装的选择85

3.5.4 涂装层的失效86

3.5.5 涂装层的检测评定90

3.5.6 涂装的检查维修94

3.5.7 涂装层维修施工95

3.6 波形钢腹板的疲劳性能分析96

3.6.1 影响波形钢腹板疲劳寿命的因素96

3.6.2 提高波形钢腹板组合梁疲劳性能的措施99

3.6.3 各国规范中的钢结构疲劳曲线100

3.6.4 各国规范中的细节分级104

3.7 疲劳与稳定交互效应106

3.7.1 钢腹板呼吸的定义106

3.7.2 疲劳裂纹的位置107

3.7.3 疲劳曲线的确定108

3.7.4 疲劳剩余寿命109

3.7.5 钢腹板抗呼吸疲劳的设计方法和公式110

3.8 基于可靠度的钢桥构件疲劳检测方法112

3.8.1 事件树分析112

3.8.2 维修概率114

3.8.3 钢梁的疲劳检测优化116

3.8.4 参数分析119

参考文献124

第4章 波形钢腹板PC组合箱梁体外束耐久性研究127

4.1 体内外预应力混合配索的特点127

4.2 体外索的构造128

4.2.1 体外索的发展128

4.2.2 钢索130

4.2.3 锚具131

4.2.4 防护131

4.2.5 转向装置133

4.2.6 减震设计134

4.3 部分已建波形钢腹板桥体外预应力的布置135

4.3.1 大堰河桥136

4.3.2 卫河大桥136

4.3.3 英屿沟Ⅱ号天桥137

4.3.4 泼河大桥138

4.3.5 花天河大桥（施工图方案）139

4.4 体外索破损的原因分析139

4.4.1 钢索损坏的原因139

4.4.2 锚具破损的原因140

4.4.3 防护破损的原因141

4.4.4 体外索的腐蚀疲劳142

4.5 索体钢丝的腐蚀耐久性分析145

4.5.1 拉索钢丝的腐蚀机理145

4.5.2 拉索PE护套的退化机理149

4.5.3 拉索的腐蚀破坏特点151

4.5.4 拉索的腐蚀寿命计算153

4.5.5 拉索等效的轴向刚度157

4.5.6 拉索钢丝的断裂强度分析163

4.5.7 拉索系统的检查内容与检查周期169

4.5.8 拉索检测周期的优化分析172

4.6 拉索钢丝的疲劳耐久性分析176

4.6.1 拉索疲劳设计的准则与方法176

4.6.2 影响因素分析180

4.6.3 某体外索钢丝的疲劳退化181

4.7 转向块的耐久性184

参考文献185

第5章 剪力传递器耐久性研究188

5.1 剪力传递器的研究现状188

5.1.1 国外研究现状188

5.1.2 国内研究现状189

5.2 剪力传递器的结构形式190

5.2.1 剪力连接件按刚度分类191

5.2.2 剪力连接件按形式分类192

5.3 剪力连接件的破坏机理分析194

5.3.1 栓钉连接件的破坏机理194

5.3.2 开孔钢板连接件的破坏机理195

5.3.3 栓钉剪力连接件抗剪性能的影响因素196

5.3.4 开孔钢板连接件耐久性的影响因素196

5.4 剪力键的疲劳性能分析197

5.4.1 三种常见的剪力键的承载能力计算197

5.4.2 常见剪力键的抗疲劳性能200

5.4.3 常见剪力键的构造要求201

5.5 基于S-N曲线的疲劳寿命可靠度评估202

5.5.1 S-N曲线的修正方法203

5.5.2 疲劳寿命的计算203

5.5.3 疲劳可靠度理论204

5.5.4 基于S-N曲线的疲劳寿命可靠度评估207

5.6 基于可靠度的细节疲劳寿命评估实例210

5.6.1 桥梁概况210

5.6.2 疲劳细节的确定211

5.6.3 各疲劳细节的S-N曲线212

5.6.4 大桥的疲劳车辆荷载谱213

5.6.5 有限元模型分析214

5.6.6 细节疲劳寿命估算217

5.6.7 细节疲劳寿命可靠度评估219

参考文献222

第6章 混凝土结构耐久性研究225

6.1 影响桥梁结构耐久性的人为因素分析225

6.1.1 结构设计对混凝土耐久性的影响分析225

6.1.2 施工与运营管理对桥梁耐久性的影响分析226

6.2 构件钢筋锈蚀及理论模型227

6.2.1 构件钢筋锈蚀的影响因素228

6.2.2 钢筋锈蚀与构件胀裂的关系230

6.2.3 钢筋锈蚀混凝土构件的受力性能233

6.3 混凝土的退化及理论模型233

6.3.1 冻融破坏及其模型233

6.3.2 混凝土表面磨损234

6.3.3 裂缝对混凝土构件耐久性影响235

6.4 混凝土箱梁体内预应力的常见缺陷235

6.4.1 预应力孔道压浆不饱满235

6.4.2 预应力钢绞线断丝或滑丝236

6.4.3 锚具引起的预应力缺陷237

6.4.4 预应力波形管管道位置偏差237

6.4.5 预应力不均匀237

6.4.6 预应力损失238

6.5 预应力混凝土的耐久性分析238

6.5.1 混凝土所处的应力状态对混凝土碳化的影响238

6.5.2 裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响239

6.5.3 主梁混凝土结构耐久性预测分析241

6.6 混凝土桥梁结构的耐久性设计原则244

6.6.1 桥梁体系和孔跨布置的合理原则244

6.6.2 构件的合理传力原则245

6.6.3 结构整体性、强健性和冗余性原则245

6.7 结构体系的防水措施246

6.7.1 桥梁耐久性的防水策略246

6.7.2 结构设计应保证可施工性247

6.8 体内预应力钢束的耐久性分析248

6.8.1 体内预应力束的耐久性249

6.8.2 预应力钢束锈蚀对混凝土桥梁构件耐久性的影响250

6.9 不同维修策略下钢筋混凝土梁桥的最优维修时机研究250

6.9.1 结构性能退化251

6.9.2 维修策略分类251

6.9.3 维修策略优化254

6.9.4 计算示例255

6.10 不同失效准则下混凝土梁桥的保护层最优厚度研究257

6.10.1 钢筋混凝土退化机理与分析模型257

6.10.2 实例计算261

参考文献264