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矮塔斜拉桥拉索损伤力学行为分析及病害预测初探
| 论文题名： | 矮塔斜拉桥拉索损伤力学行为分析及病害预测初探 |
| 关键词： | 矮塔斜拉桥;拉索;结构损伤监测;力学行为分析;大跨桥梁结构;有限元模型;目标可靠指标;状态识别;有限元分析;可靠性评价;可靠性评估;灰色系统理论;空间杆系;广义应力;广义强度;正态概率分布;施工质量问题;利用;安全;最优水平值 |
| 摘要： | 我国斜拉桥建造历史不长,但由于设计规范和理论不完善、施工质量问题以及运营交通量剧增等多方面的原因,目前相当数量的斜拉桥已提前发生损伤,导致结构退化,甚至出现安全性问题。 大跨桥梁结构健康监测主要是通过布置在结构上的传感器,对结构工作状况进行长期的在线监测,获得桥梁在运营状态下的结构真实响应,并有效利用监测信息反演结构的状态,进而进行桥梁结构安全可靠性评估。对桥梁结构性态的分析研究是进行结构状态识别和损伤诊断与安全可靠性评估的基础。 本文以荷麻溪斜拉桥为工程背景,以拉索损伤为切入点,研究了拉索损伤对桥梁结构静、动力性能的影响。 根据不同的工作阶段和分析目的,建立不同层次的有限元分析模型。本文研究了结构损伤监测不同阶段的建模策略,认为对于拉索损伤情况下的整桥结构静、动力分析可以采用空间杆系有限元模型进行研究。根据空间杆系有限元模型的有关简化理论,建立了荷麻溪斜拉桥的三维有限元模型,并结合实桥索力测试结果对有限元模型进行了修正,使建立的模型较好地反映了实桥的真实状况。 对斜拉桥结构中易发生的拉索损伤的原因和特点作了分析。根据拉索的受力特点和几何损伤有关原理,包括有效应力概念和应变等效原理,提出拉索损伤在有限元分析中的表征方法。 在有限元模型的基础上,首先分析了桥梁结构完好状态下在恒载、车辆荷载作用下的静力响应,以此作为损伤分析的参考状态。对拉索不同的损伤位置和同一位置不同的损伤程度进行了大量的数值模拟,分析研究了拉索损伤引起的斜拉桥主梁线形和拉索索力等结构参数的变化特征。 基于灰色系统理论建立了广义应力和广义强度的灰色可靠度模型,推导出灰色可靠指标,并运用模糊数学的模糊评判理论,得到正态概率分布下水平截集的最优水平值,实现对广义应力和广义强度的白化处理；利用推导出的灰色可靠指标,完成了对荷麻溪斜拉桥拉索在主要荷载组合下的疲劳可靠性评价、拉索损伤后的疲劳可靠性评价；并利用设计目标可靠指标,求得拉索损伤的临界应力值。 |
| 作者： | 冯盛文 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王荣辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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