桥梁短吊杆动力特性研究与重设计

发布时间：2021-03-25 22:55

　　近年来,中、下承式拱桥吊杆在车辆荷载长期作用下因疲劳和腐蚀作用而断裂的事故时有发生,严重威胁着桥梁结构的服役寿命。因短吊杆纵向刚度大于长吊杆,使得其动力放大效应更为显著,此外在动载作用下短吊杆应力幅值也明显大于较长吊杆,致使在相同的运营期内短吊杆疲劳损伤度更大,更易发生疲劳破坏。本文基于车桥耦合模型,对短吊杆易于破坏的机理做了较为深入的研究,并对吊杆结构在动载作用下的疲劳寿命进行了计算,最后提出了以延长短吊杆使用寿命为目标的结构重设计。主要内容如下:（1）建立车桥耦合振动模型。分别建立钢箱梁拱桥的三维有限元模型、空间二轴车辆模型以及路面不平度模型。由桥梁模型、车辆模型及不平度模型组成车桥耦合系统,进行车桥耦合分析。并结合荷载试验所测量的数据对车桥耦合模型进行验证,结果显示该模型能较好的模拟车辆荷载作用下吊杆的受力情况。（2）基于车桥耦合振动模型,对吊杆结构的动力响应进行分析。对比计算了不同车速、车重、路面等级对吊杆动力响应的影响。结果表明:车辆荷载对吊杆结构产生的冲击效应非常显著,且在各种动荷载作用下,短吊杆的冲击系数均明显大于较长吊杆,这也是短吊杆更易发生疲劳破坏的原因。（3）对吊杆... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中承式拱桥结构示意图

（c）锚头生锈 （d）防护设施损坏图 1-2 吊杆损伤情况照片3 工程事故实例目前，拱桥吊杆的理论技术发展并没有跟上其建设速度的发展，所以针对杆疲劳损伤的设计、施工等都无具体可依的规范。通常的解决办法就是借桥型如斜拉桥的相关规范并结合以往的工程实践来进行设计。这样就使在投入使用之后往往没多长时间就发生吊杆突然断裂的事故。近年来因破坏致使桥梁坍塌的事故已愈发频繁。2001 年 11 月 7 日，坐落于四川省宜宾市的南门桥因连接拱肋和桥面结构吊杆断裂而发生桥面坍塌[4]（如图 1-3 所示）。针对此次事故的调查报告短吊杆内部钢绞线已部分锈蚀，在此种情况下，吊杆的疲劳损伤累计速度最终发生疲劳破坏[5]。

图 1-3 宜宾南门大桥坍塌后照片2011 年 4 月 12 日，坐落于新疆库尔勒市的孔雀河大桥因短吊杆断裂而致使桥面塌陷（如图 1-4 所示）。在此之前，有检测人员于 2008 年对该桥进行过检测，检测报告指出“吊杆在恒载和活载共同作用下的总拉力还远没有达到设计应力”[6]。然而该桥坍塌就发生在检测合格才三年之后，事故发生后调查结果表明钢绞线的腐蚀是吊杆断裂的主要原因。图 1-4 库尔勒孔雀河大桥事故后照片

【参考文献】：
期刊论文
[1]孝感市城区主要交通干道噪声污染分析研究[J]. 苏欣,付晓旭.  环境科学与管理. 2015(10)
[2]基于实测车流的悬索桥吊杆钢丝寿命期内的疲劳评定[J]. 曾勇,陈艾荣,谭红梅.  防灾减灾工程学报. 2014(02)
[3]基于WIM的高速公路桥梁车辆疲劳荷载谱研究[J]. 夏叶飞,李峰峰,顾煜,袁微微,宗周红.  公路交通科技. 2014(03)
[4]基于全过程迭代的车桥耦合动力系统分析方法[J]. 张楠,夏禾.  中国铁道科学. 2013(05)
[5]中下承式拱桥吊杆应力冲击系数不均匀性研究[J]. 朱劲松,邑强.  振动与冲击. 2012(13)
[6]基于车-桥耦合振动的简支梁桥冲击效应[J]. 谭国金,刘寒冰,程永春,王龙林,刘斌.  吉林大学学报(工学版). 2011(01)
[7]公路钢桥疲劳设计荷载标准研究[J]. 周泳涛,鲍卫刚,翟辉,刘延芳.  土木工程学报. 2010(11)
[8]拱桥吊杆病害及桥面铺装无损更换标准研究[J]. 张志国,聂磊.  石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2010(02)
[9]多个车辆荷载作用下桥梁演变随机振动分析[J]. 叶茂,谭平,任珉,宁响亮,周福霖.  振动工程学报. 2010(03)
[10]铅芯橡胶隔震支座水平刚度影响因素数值分析[J]. 朱玉华,庄文娟,黄海荣.  结构工程师. 2009(06)

硕士论文
[1]动车组故障树—蒙特卡洛法仿真分析与可靠性试验抽样方案研究[D]. 胡川.中国铁道科学研究院 2013
[2]钢桥疲劳性能及剩余寿命研究[D]. 林梅.兰州理工大学 2011
[3]中下承式拱桥吊杆疲劳安全研究与设计探讨[D]. 吴绍波.重庆大学 2008
[4]桥梁运营荷载状况研究[D]. 王硕.同济大学 2007



本文编号：3100464