自锚式悬索桥吊索破断结构安全性分析与模型试验研究

发布时间：2020-12-11 20:48

　　吊索是缆索承重体系桥梁的关键构件。在疲劳和腐蚀等作用下,吊索可能发生突然破断,危及桥梁结构的安全,造成重大的经济损失。当前对于吊索破断后桥梁结构安全性的研究尚有欠缺,且主要以数值模拟为主,鲜有研究将模型试验与数值模拟相结合。本文以自锚式悬索桥为研究对象,通过理论分析、数值模拟与模型试验等方法,对吊索发生损伤、破断后剩余构件的受力性能及动力响应过程进行分析;采用能量法对断索后桥梁结构的承载能力富余程度进行计算,完成对自锚式悬索桥吊索破断后结构安全性的定量评估。主要内容和结果可概括为以下几个方面:(1)基于能量原理,提出断索后桥梁结构安全性的评估方法,并结合某具体的混凝土自锚式悬索桥,对该方法进行应用与说明;阐述吊索破断动力过程的数值模拟方法、模型试验的设计与实际制作过程,并通过试验与数值模拟的结果对比,验证理论分析的正确性。(2)通过数值模拟与模型试验,对断索后剩余构件的力学行为特征和动态演变规律进行归纳:吊索破断对桥梁结构的动力作用效果显著;吊索发生损伤、破断后吊索系统进行内力重分布,且内力重分布主要发生在损伤(破断)吊索和与之同跨同侧相邻的两根吊索之间;吊索破断引起主梁竖向弯矩产生较... 

【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 吊索破断结构安全性研究现状
        1.2.2 桥梁模型试验研究现状
    1.3 主要研究内容和技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
2 吊索破断结构安全性分析方法与数值模拟方法
    2.1 结构安全性分析方法
        2.1.1 吊索重要性系数
        2.1.2 能力需求比
        2.1.3 构件应变能灵敏度
        2.1.4 构件承载力冗余度
        2.1.5 结构冗余度与安全性分析
    2.2 吊索损伤、破断的数值模拟方法
        2.2.1 静力分析模拟方法
        2.2.2 动力分析模拟方法
    2.3 本章小结
3 自锚式悬索桥吊索破断结构安全性分析
    3.1 工程概况
        3.1.1 桥梁结构
        3.1.2 材料与荷载
        3.1.3 有限元模型
    3.2 典型吊索的确定
    3.3 吊索损伤对剩余构件的影响
        3.3.1 吊索的响应
        3.3.2 主缆的响应
        3.3.3 主梁的响应
    3.4 吊索破断对剩余构件的影响
        3.4.1 吊索的响应
        3.4.2 主缆的响应
        3.4.3 主梁的响应
    3.5 吊索破断后桥梁结构的安全性评估
    3.6 本章小结
4 自锚式悬索桥断索动力过程模型试验研究
    4.1 刚度相似理论
        4.1.1 静力相似关系
        4.1.2 动力相似关系
    4.2 模型的设计与制作
        4.2.1 理想模型
        4.2.2 实际模型
    4.3 模型试验方案
        4.3.1 配重、加载方案和荷载工况
        4.3.2 测试系统与测点布置
    4.4 模型预分析
        4.4.1 理想模型的预分析
        4.4.2 实际模型的预分析
    4.5 试验结果分析
        4.5.1 吊索损伤试验
        4.5.2 断索动力过程试验
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要研究成果及结论
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
在读期间的研究成果与参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]中承式系杆拱桥体系冗余度分析[J]. 朱劲松,盛荣荣.  重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(07)
[2]索承式桥梁吊索钢丝腐蚀疲劳寿命评估[J]. 乔燕,缪长青,孙传智.  土木建筑与环境工程. 2017(04)
[3]基于吊索重要性的大跨度悬索桥冗余度分析[J]. 朱劲松,王洋.  重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(07)
[4]钢管混凝土拱桥强健性设计[J]. 陈宝春,范冰辉,余印根,吴庆雄,黄冀卓.  桥梁建设. 2016(06)
[5]突然断索后双吊索形式自锚式悬索桥安全分析[J]. 邱文亮,吴广润,张哲,李恬.  大连理工大学学报. 2016(06)
[6]多点输入下基于响应敏感性的单层球面网壳冗余特性研究[J]. 叶继红,李柯燃.  土木工程学报. 2016(09)
[7]独塔宽幅斜拉桥基于能力需求比的抗震性能评估[J]. 徐略勤,刘津成,刘营,陈亮.  桥梁建设. 2016(04)
[8]大跨径自锚式悬索桥吊索索力相邻影响分析[J]. 王桢,吴海军,周志祥,王身宁.  土木工程学报. 2016(06)
[9]单根吊索断裂时自锚式悬索桥强健性分析[J]. 沈锐利,房凯,官快.  桥梁建设. 2014(06)
[10]基于吊杆损伤失效的飞燕式拱桥鲁棒性研究[J]. 李源,贺拴海.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(10)

博士论文
[1]钢—砼叠合梁自锚式悬索桥静动力特性模型试验研究[D]. 万利军.东北林业大学 2013
[2]拉索损伤对斜拉桥结构性能影响的研究[D]. 赵翔.东南大学 2005

硕士论文
[1]大跨悬索桥吊索可靠度及断裂分析[D]. 张波.西南交通大学 2017
[2]面向大跨度斜拉桥的损伤灵敏度模型试验研究[D]. 杜洁力.大连海事大学 2017
[3]自锚式悬索桥吊索断裂研究[D]. 李恬.大连理工大学 2015
[4]拱桥在役损伤吊杆破断安全性研究[D]. 夏欢.湖南大学 2015
[5]桥梁强健性理论及关键构件研究[D]. 房凯.西南交通大学 2015
[6]大跨自锚式悬索桥运营安全分析研究[D]. 董朝宁.郑州大学 2014
[7]大连星海湾跨海大桥主桥模型设计及试验研究[D]. 钟慧.大连理工大学 2013
[8]无背索斜拉桥拉索断裂体系强健性研究[D]. 陈文.长安大学 2013
[9]PC斜拉下承式桁架桥的力学特性及荷载试验研究[D]. 唐翔.长安大学 2007



本文编号：2911198