鋼管混凝土拱橋模型的設計和損傷靜動力分析.pdf

1、近十幾年來,鋼管混凝土拱橋以受力合理、施工簡便和造型美觀等優(yōu)點在我國得到了廣泛的應用和迅速發(fā)展。但是,隨著橋梁的運營,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)展有效合理的科學方法,以保障該種結構的安全運行,防止斷裂坍塌等災難事故的發(fā)生。
　　本文首先以汕頭光華橋為原型。該橋為鋼管混凝土下承式系桿拱橋,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行了靜力分析和瞬態(tài)分

2、析,設計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,進行了模態(tài)分析,得出了結構的前十階頻率和振型,并進行了分析和比較。
　　吊桿損傷是鋼管混凝土中承式和下承式拱橋常見損傷,也是比較嚴重的損傷。因此,本文研究了吊桿不同損傷情況下,對結構靜力和動力特性產(chǎn)生的影響。分析結果表明:當?shù)鯒U損傷時,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)曲率差能很好地識別吊桿的損傷位置。最后提出了一種靜動力綜合分析法來進行吊桿損傷位置的識別,該方法綜合運用頻率變化、縱梁模態(tài)曲率差和吊桿軸力變化識別損傷吊桿的位置。
　　最后進行了模型橋梁的成橋檢測試驗,包括靜載、動載和動力試驗。靜載試驗表明,橋梁的整體剛度較大,整體性好,實測應力小于設計值,表明混凝土梁和拱肋強度符合設計要求。動力試驗實