吊杆破断对系杆拱桥力学性能的影响研究
发布时间：2020-12-22 17:22
吊杆作为系杆拱桥的传力构件,其完好程度决定着系杆拱桥的运营安全,吊杆的破断很可能导致结构局部破坏甚至于整体垮塌。本文依托实际工程,采用室内模型实验及有限元模拟分析相结合的方法,围绕吊杆破损和断裂对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响展开了研究,并对吊杆破断可能造成结构破坏的原因作出了总结。本文主要研究内容及研究成果有以下几个方面:（1）将结构“鲁棒性”引入吊杆破断的研究中,得到了背景实桥34根吊杆基于“鲁棒性”的重要性系数。其中,拱脚附近、1/4跨径和跨中处的吊杆重要性系数较大,反映出该处吊杆破断对系杆拱桥的承载力影响较大。选以上控制截面处的吊杆作为吊杆破断的研究对象,对吊杆损伤过程中的应力、内力演变规律进行理论分析,得到了吊杆内力与损伤程度间的理论曲线。借此曲线可在实际工程中通过定期检测吊杆内力变化而反推吊杆损伤程度,并预测损伤吊杆剩余使用寿命,进而及早更换损伤吊杆避免吊杆断裂。（2）研究了吊杆破损和断裂对系杆拱桥力学性能的影响,研究结果表明:吊杆发生损伤后,其自身的内力减小而应力增大迅速,而对其余吊杆影响较小,其余吊杆应力最大增幅为10%左右,且距离损伤吊杆较远的吊杆应力值几乎不变。单...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
孔雀河大桥吊杆断裂事件图
布了国家推荐性技术标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》[2]。80 年以来，世界范围内出现大量的钢管混凝土拱桥，我国的钢管混凝土拱桥也高速发展，在建和已建的钢管混凝土拱桥多达几百座，但一系列的问题接踵而来，其耐久性与安全性成为了众多桥梁研究者和设计者的重点关注对象，而这一系列问题的存在也限制了近年来钢管混凝土拱桥的发展。钢管混凝土系杆拱桥是一种外部静定内部高次超静定体系，主要由主拱圈、吊杆、主梁三部分组成。拱桥吊杆是结构的关键构件之一,直接承受、传递结构的荷载[3]。吊杆长期暴露在自然环境中，易受疲劳、腐蚀等因素影响，在系杆拱桥使用期间，吊杆可能出现不同程度的损坏甚至断裂，很大程度上决定着拱桥整体的运营情况[3]。桥梁中的任意一根吊杆出现损伤，皆可能造成严重的后果，历史已经给我们带来深刻的教训：2011年 4 月新疆的孔雀河大桥吊杆断裂造成桥梁坍塌事故，约 10m 桥面坠入河中，究其原因主要是吊杆损伤严重，内部承重钢绞线大量锈蚀，如图 1.1 所示；2012 年 12 月位于攀枝花市的金沙江大桥吊杆发生断裂，桥面在吊杆断裂侧出现 V 形坍塌，如图 1.2 所示；表 1.1 列举了近 30 年来国内外部分大桥因吊杆（拉索）破损而换索案例[4、5]。
模型结构部分构件的尺寸作了微调。图 2.2 系杆拱桥实验模型图2.2.2 模型吊杆张拉本文实验模型的吊杆拉力值是通过 3816 静态应变仪测定 S 型 拉式传感器应变值确定的。实验之前，首先采用万能试验机对所有拉式传感器标定，图 2.3 所示。即通过电子万能试验机对 S 型拉式传感器分级加载，然后记录 3816 静态应变仪显示的每级荷载对应的应变值拟合出传感器的 拉力 应变 曲线，如图 2.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于柔度指标的系杆拱桥损伤识别与寿命预测[J]. 周宇,狄生奎,王立宪,项长生. 防灾减灾工程学报. 2018(06)
[2]考虑强健性的中、下承式拱桥技术状况评定[J]. 范冰辉,陈宝春,吴庆雄. 桥梁建设. 2018(05)
[3]结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究[J]. 孙广俊,李正嘉,章世祥,武建. 桥梁建设. 2018(02)
[4]系杆拱桥施工过程索力变化规律试验研究[J]. 祁强,张戎令,胡锐鹏,王冲. 铁道科学与工程学报. 2017(09)
[5]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)
[6]系杆拱桥吊杆的破损安全设计方法研究[J]. 吴文清,余江昱. 桥梁建设. 2016(01)
[7]基于频率计算系杆拱桥吊杆张拉力的实用公式[J]. 张戎令,杨子江,朱学辉,梁庆福,徐瑞鹏. 西南交通大学学报. 2015(05)
[8]钢丝束和HDPE刚柔耦合振动下吊杆索力试验[J]. 张戎令,杨子江,惠兵,张少华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]系杆拱桥吊杆索力张拉的模型试验研究[J]. 邓晓,王起才,张戎令,杨阳. 铁道建筑. 2015(06)
[10]大跨度钢管混凝土拱桥弹性稳定性分析[J]. 肖勇刚,邢雯芳. 中外公路. 2014(02)
博士论文
[1]钢管混凝土收缩徐变及其对系杆拱桥力学性能影响研究[D]. 张戎令.兰州交通大学 2014
硕士论文
[1]系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究[D]. 张孟浩.兰州交通大学 2018
[2]中承式钢箱提篮拱桥易损性分析[D]. 刘信.合肥工业大学 2018
[3]多跨连续非对称中承式钢箱拱肋系杆拱桥设计关键问题研究[D]. 李晓尧.东南大学 2017
[4]拱桥吊杆断裂响应分析及对策研究[D]. 吴昊.长安大学 2017
[5]钢箱系杆拱桥柔性吊杆的参数识别及索力优化[D]. 张锦凯.长安大学 2017
[6]基于吊杆破断的中承式拱桥抗连续性倒塌分析[D]. 白珂冰.厦门大学 2017
[7]系杆拱桥吊杆的破损-安全设计研究[D]. 余江昱.东南大学 2015
[8]中下承拱桥的吊杆锈蚀损伤研究[D]. 潘骁宇.浙江大学 2015
[9]无背索斜拉桥成桥索力优化研究[D]. 蒋陈陈.长安大学 2012
[10]拱桥吊杆断裂过程及对策研究[D]. 郭志良.福州大学 2010
本文编号：2932129
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
孔雀河大桥吊杆断裂事件图
布了国家推荐性技术标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》[2]。80 年以来，世界范围内出现大量的钢管混凝土拱桥，我国的钢管混凝土拱桥也高速发展，在建和已建的钢管混凝土拱桥多达几百座，但一系列的问题接踵而来，其耐久性与安全性成为了众多桥梁研究者和设计者的重点关注对象，而这一系列问题的存在也限制了近年来钢管混凝土拱桥的发展。钢管混凝土系杆拱桥是一种外部静定内部高次超静定体系，主要由主拱圈、吊杆、主梁三部分组成。拱桥吊杆是结构的关键构件之一,直接承受、传递结构的荷载[3]。吊杆长期暴露在自然环境中，易受疲劳、腐蚀等因素影响，在系杆拱桥使用期间，吊杆可能出现不同程度的损坏甚至断裂，很大程度上决定着拱桥整体的运营情况[3]。桥梁中的任意一根吊杆出现损伤，皆可能造成严重的后果，历史已经给我们带来深刻的教训：2011年 4 月新疆的孔雀河大桥吊杆断裂造成桥梁坍塌事故，约 10m 桥面坠入河中，究其原因主要是吊杆损伤严重，内部承重钢绞线大量锈蚀，如图 1.1 所示；2012 年 12 月位于攀枝花市的金沙江大桥吊杆发生断裂，桥面在吊杆断裂侧出现 V 形坍塌，如图 1.2 所示；表 1.1 列举了近 30 年来国内外部分大桥因吊杆（拉索）破损而换索案例[4、5]。
模型结构部分构件的尺寸作了微调。图 2.2 系杆拱桥实验模型图2.2.2 模型吊杆张拉本文实验模型的吊杆拉力值是通过 3816 静态应变仪测定 S 型 拉式传感器应变值确定的。实验之前，首先采用万能试验机对所有拉式传感器标定，图 2.3 所示。即通过电子万能试验机对 S 型拉式传感器分级加载，然后记录 3816 静态应变仪显示的每级荷载对应的应变值拟合出传感器的 拉力 应变 曲线，如图 2.4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于柔度指标的系杆拱桥损伤识别与寿命预测[J]. 周宇,狄生奎,王立宪,项长生. 防灾减灾工程学报. 2018(06)
[2]考虑强健性的中、下承式拱桥技术状况评定[J]. 范冰辉,陈宝春,吴庆雄. 桥梁建设. 2018(05)
[3]结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究[J]. 孙广俊,李正嘉,章世祥,武建. 桥梁建设. 2018(02)
[4]系杆拱桥施工过程索力变化规律试验研究[J]. 祁强,张戎令,胡锐鹏,王冲. 铁道科学与工程学报. 2017(09)
[5]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)
[6]系杆拱桥吊杆的破损安全设计方法研究[J]. 吴文清,余江昱. 桥梁建设. 2016(01)
[7]基于频率计算系杆拱桥吊杆张拉力的实用公式[J]. 张戎令,杨子江,朱学辉,梁庆福,徐瑞鹏. 西南交通大学学报. 2015(05)
[8]钢丝束和HDPE刚柔耦合振动下吊杆索力试验[J]. 张戎令,杨子江,惠兵,张少华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]系杆拱桥吊杆索力张拉的模型试验研究[J]. 邓晓,王起才,张戎令,杨阳. 铁道建筑. 2015(06)
[10]大跨度钢管混凝土拱桥弹性稳定性分析[J]. 肖勇刚,邢雯芳. 中外公路. 2014(02)
博士论文
[1]钢管混凝土收缩徐变及其对系杆拱桥力学性能影响研究[D]. 张戎令.兰州交通大学 2014
硕士论文
[1]系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究[D]. 张孟浩.兰州交通大学 2018
[2]中承式钢箱提篮拱桥易损性分析[D]. 刘信.合肥工业大学 2018
[3]多跨连续非对称中承式钢箱拱肋系杆拱桥设计关键问题研究[D]. 李晓尧.东南大学 2017
[4]拱桥吊杆断裂响应分析及对策研究[D]. 吴昊.长安大学 2017
[5]钢箱系杆拱桥柔性吊杆的参数识别及索力优化[D]. 张锦凯.长安大学 2017
[6]基于吊杆破断的中承式拱桥抗连续性倒塌分析[D]. 白珂冰.厦门大学 2017
[7]系杆拱桥吊杆的破损-安全设计研究[D]. 余江昱.东南大学 2015
[8]中下承拱桥的吊杆锈蚀损伤研究[D]. 潘骁宇.浙江大学 2015
[9]无背索斜拉桥成桥索力优化研究[D]. 蒋陈陈.长安大学 2012
[10]拱桥吊杆断裂过程及对策研究[D]. 郭志良.福州大学 2010
本文编号：2932129
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