中承式钢箱提篮拱桥易损性分析

发布时间：2020-07-25 21:52

【摘要】：中承式钢箱提篮拱桥充分体现了常规拱式结构拱肋受压,跨越能力强的优点,又因其拱肋内倾,增大了结构的横向刚度,稳定性较好,且易与周边环境协调,造型优美,近年来在市政、公路及铁路等交通领域得到了广泛的应用和发展。中承式提篮拱桥作为一种有索结构,吊杆使用寿命较短,吊杆断裂和地震作用使得结构整体发生破坏的事故时有发生。本文依托某在建的中承式钢箱提篮拱桥为工程背景,使用大型有限元分析软件ANSYS,进行了吊杆断裂动力学、吊杆断裂易损性及地震作用易损性分析,主要研究工作概括为以下几点:(1)使用大型有限元分析软件ANSYS及Midas/civil分别建立了背景桥梁的空间有限元模型,将两种软件计算的截面特性值与材料力学方法的理论计算值进行对比,并计算桥梁的静力响应及动力特性,互相进行验证,以确保有限元模型的准确性,作为后续工作的基础。(2)分别探讨了静力放大系数法、半动力分析方法及全动力分析法在吊杆断裂问题上的适用性,首先使用静力方法分别计算了单根短吊杆断裂及双根长吊杆断裂后结构的响应,其次以瞬态动力学基础的半动力学方法,计算了两种情况下的断索冲击作用对桥梁整体的动力性能影响,计算得到静力放大系数,并探讨了放大系数的合理取值范围。(3)基于易损性分析理论,结合损伤场景对结构整体性能的影响程度参数M和损伤场景在整个结构系统中所占的规模参数C,分别进行单根短吊杆断裂及两根长吊杆断裂的易损性定量分析,得到了吊杆应力及纵梁弯曲应力的易损性指数曲线。(4)基于响应面方法,选取合适的地震波及特征变量参数,设计正交试验,建立响应面方程代替复杂的有限元模型,在拉丁超立方抽样结果的基础上进行地震作用下的易损性分析,绘制得到各支座及桥梁系统整体的易损性曲线。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.22
【图文】：

其弯矩和剪力均要小得多，拱主要以受压为主[2]。系与主拱的相对位置，拱桥可分为上承式、中承式及又可分为钢箱拱、钢桁拱及钢管混凝土拱等。钢箱提面内的钢箱拱肋，向内侧倾斜一定角度，之间通过状的拱桥。提篮拱桥由于拱肋内倾，其受力性能和空边环境协调，造型优美，近年来发展较快。拱桥的应用发展篮拱桥由于其独特的优势，拥有良好的应用前景，在国外的研究起步较早，建成于 1993 年的日本大阪木径为 94.3m，计算矢高 57.0m，是当时日本最大飞鸟上第一座复式钢箱提篮拱桥建成于西班牙巴塞罗那，步较晚，但发展迅猛。云南小湾大桥为计算跨径 13提篮拱桥，计算矢高 40.376m，内倾角 15°，是世界提篮拱桥[4]，建成于 2002 年，如图 1.1 所示。

图 1.2 卢浦大桥Fig 1.2 Lupu Bridge西江特大桥是我国第一座中承式铁路钢箱提篮拱桥，箱提篮拱桥，计算跨径 450m，矢跨比 1/4，拱肋向15m×5m，截面高度世界第一，于 2014 年建成通车，图 1.3 南广铁路西江特大桥Fig 1.3 Nanning-Guangzhou Railway Xijiang Bridge及意义

合肥工业大学硕士学位论文构拱桥[5]，建成于 2003 年，如图 1.2 所示。图 1.2 卢浦大桥Fig 1.2 Lupu Bridge路西江特大桥是我国第一座中承式铁路钢箱提篮拱桥，目钢箱提篮拱桥，计算跨径 450m，矢跨比 1/4，拱肋向内 15m×5m，截面高度世界第一，于 2014 年建成通车，如

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本文编号：2770416