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原文传递斜拉桥结构鲁棒性分析与评价

论文题名：	斜拉桥结构鲁棒性分析与评价
关键词：	斜拉桥;结构鲁棒性;风险源评估;主梁压应力;消能冗余路径
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。
作者：	陈人龙
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	何畏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文