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悬索桥吊索寿命期内动态可靠性分析
| 论文题名： | 悬索桥吊索寿命期内动态可靠性分析 |
| 关键词： | 悬索桥吊索;抗力退化;动态可靠度;脉动风抖振力;疲劳可靠指标;全寿命成本 |
| 摘要： | 近年来，随着我国交通事业的迅猛发展，修建了许多大跨度、特大跨度桥梁跨越峡谷、海峡、陆岛和大江大河。悬索桥是跨越能力最大的桥型之一，而吊索作为悬索桥的主要传力构件，使用环境恶劣且易受周围大气、温度的影响而发生劣化，并且长期承受汽车和风的动荷载，容易导致疲劳问题。多座缆索系统桥梁因为各种原因而不得不提前换索，既影响了桥梁的使用又造成了巨大的经济损失。本文以矮寨桥为工程背景，对悬索桥吊索在寿命期内可靠指标的变化，进行了以下几个方面研究工作： (1)分析了悬索桥吊索抗力退化的原因，包括吊索防护体系的破损和吊索钢丝抗力退化的机理。根据矮寨大桥桥位处的气候环境和腐蚀介质，探讨了在酸雨环境中的腐蚀机理和腐蚀破坏形态，比较了点蚀和均匀腐蚀两种不同腐蚀模型的影响，结果表明在腐蚀初始时，随时间增长两者差距加大，后期随时间增长两者逐渐接近。 (2)针对矮寨桥结构的非对称性，根据分段悬链线法，编制了XLX.FOR程序和ANSYS混合计算得到较理想的成桥状态。 (3)综述了桥梁结构可靠度理论，重点对比了不同求解方法的优劣性。采用响应面结合JC法计算了矮寨桥吊索在寿命期内的静力动态可靠指标，结果表明当腐蚀的影响仅仅考虑截面积减小时，吊索一直处于较安全状态。对部分参数做了敏感性分析，表明吊索截面积的变异性对可靠指标的影响很大。 (4)对矮寨桥在脉动风抖振力下的应力时程进行了计算，由雨流计数法程序统计得到等效应力幅，分析了矮寨桥吊索的疲劳可靠度。计算结果显示疲劳可靠度指标基本上随着吊索长度的减短而减小，跨中短吊索疲劳可靠指标仅为3.062。根据吊索在寿命期内的退化规律，综合考虑疲劳可靠指标在寿命期内的变化，拟合了一个考虑时间和吊索长度的疲劳可靠指标计算公式。 (5)对矮寨桥吊索结构提出初步的改进设计，提高了吊索的疲劳可靠指标，并和原设计对比了全寿命期成本。介绍了吊索系统在全寿命期的检查、养护和更换吊索的方法和目前的吊索结构防腐的新材料新技术发展。 |
| 作者： | 杨靓 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邵旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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