異形鋼管混凝土系桿拱橋吊桿可靠度研究.pdf

1、我國自改革開放以來一直處于交通基礎(chǔ)建設(shè)大力發(fā)展時期，大量橋梁需要建設(shè)，系桿拱橋在橋梁建設(shè)中備受青睞。尤其是近十幾年來，我國修建了一大批大跨徑的系桿拱橋。然而在快速建設(shè)過程中，不可避免存在一些安全性問題。吊桿作為系桿拱橋的重要的傳力構(gòu)件，能否正常工作關(guān)系到整個系桿拱橋的安全。近年來圍繞吊桿失效發(fā)生了許多橋梁事故和大量的吊桿更換案例表明吊桿的可靠性研究是十分迫切和必要的。本文以瀛洲大橋?yàn)檠芯繉ο螅谝延邢嚓P(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，研究了該橋在車流

2、荷載作用的吊桿疲勞可靠度問題。主要研究過程和成果如下:
　　(1)建立了瀛洲大橋的有限元模型，根據(jù)疲勞分析的需要，建模過程中對橋梁結(jié)構(gòu)做了適當(dāng)?shù)暮喕Ｓ媚B(tài)試驗(yàn)和吊桿索力測試的結(jié)果與模型計算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了模型的精確性，結(jié)果表明該簡化模型可以滿足疲勞分析的精度需求。
　　(2)對瀛洲大橋的交通流資料進(jìn)行統(tǒng)計，獲得該橋的荷載譜，采用蒙特卡羅方法建立瀛洲大橋的車流的數(shù)學(xué)模型，并使用MATLAB軟件進(jìn)行編程，完成實(shí)現(xiàn)交通流在計

3、算機(jī)上的模擬，獲得該橋的交通流加載數(shù)據(jù)。
　　(3)將模擬的交通流加載通過程序接口加載到瀛洲大橋的有限元模型進(jìn)行計算，從結(jié)果文件提取吊桿應(yīng)力時程并采用雨流法循環(huán)計數(shù)。對垂直吊桿和斜吊桿分別在應(yīng)力變化、應(yīng)力幅變化和循環(huán)次數(shù)三個方面進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，斜吊桿比垂直吊桿的受力更為不利，而且在相同的交通流荷載條件，應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)因?yàn)榈鯒U的位置和布置方式而各不相同。
　　(4)基于累積損傷理論推導(dǎo)出了可用于瀛洲橋吊桿可靠度計算方法

4、，采用模擬等方法獲得所需變量后，計算了吊桿有無腐蝕兩種條件下的可靠度，根據(jù)計算結(jié)果得出主要結(jié)論為:斜吊桿的可靠度指標(biāo)要低于垂直吊桿，且更早進(jìn)入大概率失效;處于剛度變化位置的斜吊桿的可靠度指標(biāo)最低，是需要重點(diǎn)關(guān)注的危險吊桿;腐蝕情況下吊桿的可靠度指標(biāo)比未腐蝕的吊桿有明顯的降幅，并且可靠度指標(biāo)的下降速率腐蝕隨著時間的延長而增大。
　　(5)本文還根據(jù)威布爾分布概率理論給出了另一種吊桿疲勞可靠度的計算方法并采用該方法計算吊桿可靠度，結(jié)果