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原文传递 考虑时变因素的预应力混凝土斜拉桥结构状态预测
论文题名: 考虑时变因素的预应力混凝土斜拉桥结构状态预测
关键词: 预应力混凝土斜拉桥;模型修正;时变效应;结构状态;拉索索力
摘要: 预应力混凝土斜拉桥以其良好的受力性能以及优美的造型,得到了广泛的应用。但由于混凝土徐变、钢束预应力损失、斜拉索损伤、斜拉索松弛等时变因素导致桥梁结构受力及线形不断变差,影响桥梁结构正常使用,甚至危及桥梁结构安全。因此,本文以某在役预应力混凝土斜拉桥为工程背景,分析上述时变因素对该桥结构受力及线形的影响,并结合历年检测数据,确定合理预测模型,预测该斜拉桥结构受力及线形变化,为该桥养护管理提供理论支撑。主要研究内容与成果如下:
  基于有限元软件Midas/Civil建立该斜拉桥有限元分析模型,采用正装迭代法进行施工阶段分析,得到初始有限元分析模型。依据桥梁荷载实验数据,采用联合静动力的有限元模型修正方法,利用非支配排序遗传算法NSGA-II求解,实现有限元模型修正。结果表明修正后的有限元模型更能反映结构实际状态。
  基于修正的有限元模型,选择不同计算模式分析混凝土徐变及钢束预应力损失时变因素对桥梁结构受力及线形的影响。得到不同计算模式计算值差异较大,但不同模式计算的混凝土徐变及钢束预应力损失时变效应规律是一致的,均为随着运营时间的增加,主梁不断下挠,跨中主梁下挠量最大,索塔不断向跨中方向倾斜,总体上索力出现减小现象,且前期变化快,后期变缓。分析钢束预应力损失时变效应,得出钢束预应力损失时变因素对主梁应力影响较大。分析斜拉索时变效应,得到拉索损伤程度越深、数量越多、拉索越长对桥梁结构受力及线形影响越大,且对损伤索附近位置结构受力及线形影响大,远离损伤索位置受力及线形影响较小;拉索松弛对主梁挠度影响较大。
  依据时变效应分析,结合历年桥梁检测数据,确定斜拉桥预测模型。预测该斜拉桥随着运营时间的增加,主梁将不断下挠,其中跨中下挠量最大,运营20年,下挠近27cm;索塔不断向跨中方向倾斜,运营20年塔顶向跨中方向偏移约13cm;拉索索力总体上减小,运营20年,部分拉索索力减小量接近200kN。目前该斜拉桥已运营20年,未来20主梁将继续下挠,其中跨中位置下挠量最大,为5.5cm;索塔也将继续向跨中方向偏移,塔顶偏移量为3cm,索力变化不大。
作者: 杨虎
专业: 建筑与土木工程
导师: 齐东春;严琨
授予学位: 硕士
授予学位单位: 三峡大学
学位年度: 2021
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