橋梁拉(吊)索損傷后力學分析及安全評價.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，拉索的損傷通常會引起橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(guān)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(jié)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(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別方法，通過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坐標變化率加權(quán)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