橋梁拉(吊)索損傷后力學(xué)分析及安全評(píng)價(jià).pdf

1、拉(吊)索構(gòu)件是有索橋梁結(jié)構(gòu)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(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)力學(xué)特性發(fā)生改變，進(jìn)而威脅到橋梁的安全。由于有索橋梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及對(duì)在役損傷拉索研究的相對(duì)滯后，至今還沒(méi)有形成較為系統(tǒng)的針對(duì)拉索損傷機(jī)理分析、損傷識(shí)別、損傷拉索系統(tǒng)力學(xué)分析及安全評(píng)估的研究方法。本文將理論分析、仿真計(jì)算及實(shí)橋算例相結(jié)合，對(duì)損傷拉索系統(tǒng)的靜力重分布、動(dòng)力損傷識(shí)別、安全性及耐久性評(píng)估等方面的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究。主要研

2、究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面： (1)為了解決工程實(shí)踐中短索索力測(cè)試計(jì)算難題，本文通過(guò)對(duì)拉索邊界條件的合理模擬，建立了簡(jiǎn)支和固支復(fù)合邊界條件下短索索力計(jì)算模型，推導(dǎo)了復(fù)合邊界條件下短索索力計(jì)算公式，并采用Matlab程序?qū)ζ溥M(jìn)行了求解。提出了邊界條件系數(shù)的概念，通過(guò)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(zhǎng)江公路大橋短索測(cè)試計(jì)算為例，對(duì)比分析了簡(jiǎn)支、固支及復(fù)合邊界條件下拉索索力及抗彎剛度的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了復(fù)合邊界條件拉索索力計(jì)

3、算方法的有效性。 (2)基于限元理論與矩陣攝動(dòng)理論，將吊索損傷模擬成為吊索系統(tǒng)的一階攝動(dòng)，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(shì)，以某鋼管混凝土系桿拱橋?yàn)楣こ虒?shí)例建立其三維有限元模型，通過(guò)仿真計(jì)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(guò)對(duì)拉索損傷前后結(jié)構(gòu)頻率變化率的分析，提出將橋梁結(jié)構(gòu)頻率與局部拉索索力相結(jié)合的拉索損傷快速識(shí)別方法，通過(guò)分析拉索損傷前后結(jié)構(gòu)振型的變化

4、，提出以模態(tài)振型z坐標(biāo)變化率加權(quán)積為識(shí)別指標(biāo)的拉索損傷快速定位方法，通過(guò)仿真計(jì)算對(duì)兩種損傷識(shí)別方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。 (4)分析了丹尼爾效應(yīng)引起的拉索鋼絲強(qiáng)度衰減規(guī)律，建立了基于損傷因子的拉索強(qiáng)度安全評(píng)估模型，推導(dǎo)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(jī)樣本，采用Monte-Carlo法對(duì)不同斷絲率時(shí)拉索的強(qiáng)度安全性進(jìn)行概率評(píng)估，提出了臨界斷絲數(shù)的概念，并將其應(yīng)用于拉索強(qiáng)度安全的快速評(píng)估中。 (5)根據(jù)拉索銹蝕