鋼管混凝土拱橋模型的設(shè)計(jì)和損傷靜動(dòng)力分析.pdf

1、近十幾年來,鋼管混凝土拱橋以受力合理、施工簡(jiǎn)便和造型美觀等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用和迅速發(fā)展。但是,隨著橋梁的運(yùn)營(yíng),許多橋梁發(fā)生了不同程度的損傷,有的橋梁甚至坍塌。因此,急需發(fā)展有效合理的科學(xué)方法,以保障該種結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行,防止斷裂坍塌等災(zāi)難事故的發(fā)生。
　　本文首先以汕頭光華橋?yàn)樵汀Ｔ摌驗(yàn)殇摴芑炷料鲁惺较禇U拱橋,依據(jù)模型相似原理,利用大型通用有限元分析軟件ANSYS,建立了該橋和模型橋的平面有限元模型進(jìn)行了靜力分析和瞬態(tài)分

2、析,設(shè)計(jì)并建造了該橋的模型。然后,建立了光華橋和模型橋的三維空間有限元模型,進(jìn)行了模態(tài)分析,得出了結(jié)構(gòu)的前十階頻率和振型,并進(jìn)行了分析和比較。
　　吊桿損傷是鋼管混凝土中承式和下承式拱橋常見損傷,也是比較嚴(yán)重的損傷。因此,本文研究了吊桿不同損傷情況下,對(duì)結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力特性產(chǎn)生的影響。分析結(jié)果表明:當(dāng)?shù)鯒U損傷時(shí),吊桿自身軸力減小,同平面內(nèi)與其左右相鄰的兩根吊桿的靜拉力顯著增大,而其余的吊桿拉力變化很小;吊桿損傷引起的固有頻率和振型變

3、化較小,其中第三階豎彎模態(tài)頻率和振型變化最大?？v梁模態(tài)曲率對(duì)吊桿損傷比較敏感,特別是二階豎彎模態(tài)曲率差能很好地識(shí)別吊桿的損傷位置。最后提出了一種靜動(dòng)力綜合分析法來進(jìn)行吊桿損傷位置的識(shí)別,該方法綜合運(yùn)用頻率變化、縱梁模態(tài)曲率差和吊桿軸力變化識(shí)別損傷吊桿的位置。
　　最后進(jìn)行了模型橋梁的成橋檢測(cè)試驗(yàn),包括靜載、動(dòng)載和動(dòng)力試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)表明,橋梁的整體剛度較大,整體性好,實(shí)測(cè)應(yīng)力小于設(shè)計(jì)值,表明混凝土梁和拱肋強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。動(dòng)力試驗(yàn)實(shí)