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自锚式悬索桥吊索破断结构安全性分析与模型试验研究

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  • 【题名】:自锚式悬索桥吊索破断结构安全性分析与模型试验研究
  • 【年份】:2019
  • 【作者】:陈鹏飞
  • 【关键词】:自锚式悬索桥  吊索破断  安全性分析  量化评估  模型试验
  • 【摘要】:吊索是缆索承重体系桥梁的关键构件。在疲劳和腐蚀等作用下,吊索可能发生突然破断,危及桥梁结构的安全,造成重大的经济损失。当前对于吊索破断后桥梁结构安全性的研究尚有欠缺,且主要以数值模拟为主,鲜有研究将模型试验与数值模拟相结合。本文以自锚式悬索桥为研究对象,通过理论分析、数值模拟与模型试验等方法,对吊索发生损伤、破断后剩余构件的受力性能及动力响应过程进行分析;采用能量法对断索后桥梁结构的承载能力富余程度进行计算,完成对自锚式悬索桥吊索破断后结构安全性的定量评估。主要内容和结果可概括为以下几个方面:(1)基于能量原理,提出断索后桥梁结构安全性的评估方法,并结合某具体的混凝土自锚式悬索桥,对该方法进行应用与说明;阐述吊索破断动力过程的数值模拟方法、模型试验的设计与实际制作过程,并通过试验与数值模拟的结果对比,验证理论分析的正确性。(2)通过数值模拟与模型试验,对断索后剩余构件的力学行为特征和动态演变规律进行归纳:吊索破断对桥梁结构的动力作用效果显著;吊索发生损伤、破断后吊索系统进行内力重分布,且内力重分布主要发生在损伤(破断)吊索和与之同跨同侧相邻的两根吊索之间;吊索破断引起主梁竖向弯矩产生较大变化,对主梁挠度和主缆拉力的影响则不大明显。(3)考虑吊索破断前后剩余构件和桥梁整体结构应变能的变化,评估断索后桥梁结构的安全性:不同吊索发生单根破断后结构冗余度均大于2.06,单根吊索破断不足以导致桥梁整体结构发生破坏;不同吊索发生相邻两根破断后桥梁的结构冗余度最小值为1.54,而剩余吊索的承载能力冗余度最小值已降至1.35,两根吊索破断后桥梁结构的承载能力虽仍有一定富余,但由于锈蚀等原因,剩余吊索可能已接近屈服;四根吊索连续破断后,剩余吊索的冗余度最小值小于1,此时该吊索已达到屈服状态,甚至发生了破断,继而引起更多吊索的破断,最终造成桥梁倒塌。
  • 【会议名称】:硕士
  • 【类别名称】:郭琦
  • 【载体】:西安建筑科技大学
  • 【会议地点】:2019
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