斜拉桥结构鲁棒性分析与评价
本文选题:斜拉桥 + 结构鲁棒性 ; 参考:《西南交通大学》2017年硕士论文
【摘要】:斜拉桥通常位于交通生命线上的咽喉位置,一旦出现安全问题,将会造成严重的经济损失和社会影响。而随着现代化进程的加深,斜拉桥面临的内外部风险日趋复杂,不相称破坏等"非传统安全"问题开始凸显,常规的结构安全设计方法遭遇严峻的挑战。目前,斜拉桥的安全设计主要基于理想无损状态下的极限状态检算,而极少考虑结构在遭受意外干扰或者局部损伤后的性能。因此,对斜拉桥的结构鲁棒性进行系统性研究已是当务之急,这对提高斜拉桥结构抵抗不相称破坏的能力具有重要的理论意义和工程价值。本文从斜拉桥敏感风险源评估、施工阶段结构鲁棒性、运营阶段抗震鲁棒性和结构鲁棒性评价方法等几个方面展开研究。对斜拉桥在施工阶段和运营阶段的敏感风险源进行了识别和归类,并利用基于ALARP准则的风险矩阵评估方法对典型风险源进行了分级评价。针对斜拉桥结构,研究了偶然事件控制法、增强抗力和延性法、替代荷载路径法及增设消能装置法等四条结构鲁棒性改善方法的适用性。以湖南赤石特大桥为例研究了高墩多塔斜拉桥施工阶段的结构鲁棒性问题。基于赤石大桥高墩多塔结构的施工阶段特征,对遭受局部断索情况的最大双悬臂施工阶段进行了分析,同时研究了设置不同的备用索方案对剩余结构静力响应的优化作用。结果表明,悬臂施工阶段备用索可以提供冗余的荷载传递路径,协助剩余结构更好地进行内力重分布,从而保证斜拉桥结构在遭受局部断索后仍是鲁棒的。以四川雅安大兴二桥为例研究了单索面单塔斜拉桥的抗震鲁棒性问题。基于大兴二桥在分别设置纵、横向阻尼器和抗震墩之后的地震响应,研究了增加消能冗余路径和增强关键构件消能能力这两项措施对斜拉桥抗震鲁棒性的改善作用,进而提出基于塔底弯矩的抗震鲁棒性评价指标。结果表明该指标能初步评定斜拉桥结构的抗震鲁棒性。借鉴建筑结构鲁棒性的研究成果,针对斜拉桥结构鲁棒性量化分析的现状与困境,提出以关键构件或关键节点的静力响应作为斜拉桥结构鲁棒性评价体系的出发点。进而选取包括斜拉索应力、主梁压应力、位移、桥塔弯曲应变能和关键节点构造鲁棒性在内的五项基础性分项指标,借助雷达图的形式,建立了斜拉桥结构鲁棒性综合评价方法及其对应的指标。通过混凝土斜拉桥和钢箱梁斜拉桥的算例,验证了该评价方法及其指标的合理性和适用性。
[Abstract]:The cable-stayed bridge is usually located at the throat of the traffic lifeline. Once the safety problem occurs, it will cause serious economic loss and social impact. With the deepening of the modernization process, the internal and external risks of cable-stayed bridges are becoming more and more complex, and the "unconventional safety" problems such as disproportionate damage begin to appear, and the conventional structural safety design methods are confronted with severe challenges. At present, the safety design of cable-stayed bridge is mainly based on the limit state check under the ideal lossless condition, and the performance of the structure after accidental disturbance or local damage is seldom considered. Therefore, it is urgent to systematically study the structural robustness of cable-stayed bridges, which has important theoretical significance and engineering value in improving the ability of cable-stayed bridges to resist disproportionate damage. In this paper, the sensitive risk source assessment of cable-stayed bridge, the structural robustness in construction phase, the seismic robustness in operation phase and the evaluation method of structural robustness are studied in this paper. The sensitive risk sources of cable-stayed bridges in construction and operation stages are identified and classified. The risk matrix evaluation method based on ALARP criterion is used to evaluate the typical risk sources. Aiming at the cable-stayed bridge structure, the applicability of the methods of accidental event control, enhanced resistance and ductility, alternative load path method and adding energy dissipation device method to improve the robustness of the cable-stayed bridge are studied. The structural robustness of high pier multi-tower cable-stayed bridge in construction stage is studied with the example of Hunan Chishi Bridge. Based on the characteristics of the construction stage of the tall pier and multi-tower structure of the Chishi Bridge, the maximum double cantilever construction stage with local cable breakage is analyzed, and the optimization of the static response of the residual structure with different standby cable schemes is studied. The results show that the spare cable in cantilever construction can provide redundant load transfer path, assist the residual structure to redistribute the internal force better, so as to ensure that the cable-stayed bridge structure is still robust after local cable breaking. The seismic robustness of single cable plane single tower cable-stayed bridge is studied with the example of Ya'an Daxing second Bridge in Sichuan Province. Based on the seismic response of Daxing second Bridge with longitudinal and transverse dampers and seismic piers respectively, the improvement of seismic robustness of cable-stayed bridges by increasing the redundant path of energy dissipation and enhancing the energy dissipation capacity of key components is studied. Then the seismic robustness evaluation index based on tower bottom bending moment is proposed. The results show that this index can preliminarily evaluate the seismic robustness of cable-stayed bridge structures. In view of the present situation and difficulties of quantitative analysis of structural robustness of cable-stayed bridges, the static response of key components or key nodes is proposed as the starting point of the robustness evaluation system of cable-stayed bridges. Then five basic sub-indexes, including cable stress, compression stress of main beam, displacement, bridge tower bending strain energy and the robustness of key node structure, are selected, and the form of radar map is used. The comprehensive evaluation method of cable-stayed bridge structure robustness and its corresponding index are established. Through the examples of concrete cable-stayed bridge and steel box girder cable-stayed bridge, the rationality and applicability of the evaluation method and its index are verified.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U448.27
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈亨锦,王凯,李承根;浅谈部分斜拉桥[J];桥梁建设;2002年01期
2 陈亨锦;王凯;李承根;;浅谈部分斜拉桥[J];OVM通讯;2002年03期
3 郑一峰,黄侨,张宏伟;部分斜拉桥斜拉索设计方法研究[J];公路;2005年02期
4 王小洁;;斜拉桥拉索动力模型修正方法[J];公路与汽运;2006年04期
5 马洪山;;斜拉桥拉索减振方法与展望[J];硅谷;2009年06期
6 薛花娟;缪芳;陈灵芝;;长大斜拉桥缆索体系减振技术[J];现代冶金;2009年02期
7 薛花娟;陈灵芝;赵成哲;;长大斜拉桥缆索体系减振关键技术介绍[J];公路;2009年05期
8 Frilz Leonhardt;成井信;潘蜀健;;斜拉桥近年的发展和展望[J];国外桥梁;1982年03期
9 金东灿,吴亮明;联邦德国的斜拉桥[J];铁道建筑;1984年04期
10 易圣涛;;我国斜拉桥的现状和问题[J];公路;1987年02期
相关会议论文 前10条
1 项海帆;史家钧;;斜拉桥的拉索振动及其控制[A];全国索结构学术交流会论文集[C];1991年
2 何宪飞;陈艾荣;项海帆;;多跨斜拉桥斜拉索疲劳分析[A];中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集(上册)[C];1998年
3 乐鹏飞;;低塔斜拉桥[A];二○○○年湖北省桥梁学术讨论会论文集(下册)[C];2000年
4 詹胜;徐幼麟;沈其民;周海俊;;斜拉桥拉索风雨振动试验新装置[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
5 李寿英;陈政清;;斜拉桥拉索安装亮化灯具的风致稳定性研究[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
6 李毅佳;陈志华;王小盾;;斜拉桥索的抑振措施研究[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
7 顾明;黄麟;王国砚;;斜拉桥拉索风雨激振机理的理论研究[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
8 余康烨;杨文兵;;中跨斜拉桥拉索振动及其抑振研究[A];第二届湖北省力学学会青年学术研讨会论文集[C];2006年
9 钱雪松;;斜拉桥拉索的减振措施[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年
10 周亚刚;孙利民;;斜拉桥减振辅助索的参数分析[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
相关重要报纸文章 前2条
1 徐兰山;激情化作彩虹飞[N];科技日报;2004年
2 李雪林;让桥梁在大风中巍然屹立[N];文汇报;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 薛江;桁架箱梁斜拉桥结构力学性能研究[D];天津大学;2014年
2 陈向东;轻轨车辆与斜拉桥动态耦合系统的数值模拟方法及应用[D];上海交通大学;2009年
3 雷宇;组合梁斜拉桥静力稳定性研究[D];西南交通大学;2009年
4 侯立群;大型斜拉桥基于健康监测的模型修正、损伤诊断与预警方法[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 唐涛;斜拉桥结构体系使用安全性评估理论与方法研究[D];同济大学;2006年
6 赵翔;拉索损伤对斜拉桥结构性能影响的研究[D];东南大学;2005年
7 王福春;预应力混凝土折线塔斜拉桥力学特性的研究[D];东北大学;2011年
8 王修勇;斜拉桥拉索振动控制新技术研究[D];中南大学;2002年
9 江锋;薄壁箱梁混合单元及其在斜拉桥双重非线性分析中的应用研究[D];中南大学;2004年
10 禹见达;磁流变阻尼器对斜拉桥拉索振动控制的理论与试验研究[D];湖南大学;2007年
相关硕士学位论文 前10条
1 韦达洁;碳纤维拉索斜拉桥非线性分析[D];湖南大学;2005年
2 李锋丹;单索面大挑臂斜拉桥非线性稳定性研究[D];东北林业大学;2015年
3 常正强;铁路四线重载钢桁梁斜拉桥静动力分析研究[D];西南交通大学;2015年
4 杨凯;PC箱梁曲线斜拉桥的静力性能研究[D];西南交通大学;2015年
5 葛昆鹏;斜拉桥索梁锚固区局部分析[D];西南交通大学;2015年
6 王珂;空间扭索面斜拉桥换索技术[D];长安大学;2015年
7 李洋;混凝土连续刚构和斜拉桥损伤敏感性分析[D];长安大学;2015年
8 朱鸿雯;斜拉桥拉索的损伤检测研究[D];中国地震局工程力学研究所;2015年
9 李慧欣;落地支架法施工斜拉桥张拉方法研究[D];大连理工大学;2015年
10 刘阔;长山大桥的优化设计[D];大连海事大学;2015年
,本文编号:2028967
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2028967.html