橋梁拉(吊)索損傷后力學分析及安全評價.pdf

1、拉(吊)索構件是有索橋梁結構如中、下承式拱橋和懸索橋的重要組成部分，大量事故表明，拉索的損傷通常會引起橋梁結構力學特性發(fā)生改變，進而威脅到橋梁的安全。由于有索橋梁結構的復雜性以及對在役損傷拉索研究的相對滯后，至今還沒有形成較為系統(tǒng)的針對拉索損傷機理分析、損傷識別、損傷拉索系統(tǒng)力學分析及安全評估的研究方法。本文將理論分析、仿真計算及實橋算例相結合，對損傷拉索系統(tǒng)的靜力重分布、動力損傷識別、安全性及耐久性評估等方面的關鍵問題進行研究。主要研

2、究內(nèi)容包括以下幾個方面： (1)為了解決工程實踐中短索索力測試計算難題，本文通過對拉索邊界條件的合理模擬，建立了簡支和固支復合邊界條件下短索索力計算模型，推導了復合邊界條件下短索索力計算公式，并采用Matlab程序?qū)ζ溥M行了求解。提出了邊界條件系數(shù)的概念，通過參數(shù)分析確定了影響邊界條件系數(shù)的主要因素。以宜昌長江公路大橋短索測試計算為例，對比分析了簡支、固支及復合邊界條件下拉索索力及抗彎剛度的計算結果，驗證了復合邊界條件拉索索力計

3、算方法的有效性。 (2)基于限元理論與矩陣攝動理論，將吊索損傷模擬成為吊索系統(tǒng)的一階攝動，從理論上分析吊索損傷后吊索系統(tǒng)張力向量變化的總體趨勢，以某鋼管混凝土系桿拱橋為工程實例建立其三維有限元模型，通過仿真計算，分析單根吊索和多根吊索損傷后全橋吊索系統(tǒng)的張力重分布規(guī)律及影響因素。 (3)通過對拉索損傷前后結構頻率變化率的分析，提出將橋梁結構頻率與局部拉索索力相結合的拉索損傷快速識別方法，通過分析拉索損傷前后結構振型的變化

4、，提出以模態(tài)振型z坐標變化率加權積為識別指標的拉索損傷快速定位方法，通過仿真計算對兩種損傷識別方法的有效性進行驗證。 (4)分析了丹尼爾效應引起的拉索鋼絲強度衰減規(guī)律，建立了基于損傷因子的拉索強度安全評估模型，推導出功能函數(shù)的矩陣形式，依據(jù)各參數(shù)的分布特性生成隨機樣本，采用Monte-Carlo法對不同斷絲率時拉索的強度安全性進行概率評估，提出了臨界斷絲數(shù)的概念，并將其應用于拉索強度安全的快速評估中。 (5)根據(jù)拉索銹蝕