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《斜拉索斷裂對(duì)斜拉橋動(dòng)力性能的影響研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、研究ResearchandDesign與設(shè)計(jì)斜拉索斷裂對(duì)斜拉橋動(dòng)力性能的影響研究11,2陳云鶴,陳兵兵(1.解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院,江蘇南京210007;2.66055部隊(duì),北京100094)摘要:斜拉索斷裂后必然會(huì)對(duì)斜拉橋動(dòng)力性能產(chǎn)生一定的影響,進(jìn)而影響到橋梁的通載能力。利用有限元方法針對(duì)長(zhǎng)江某大型斜拉橋進(jìn)行數(shù)值分析建模,考慮了各種非線(xiàn)性影響因素,對(duì)模型施加二期恒載后進(jìn)行計(jì)算檢驗(yàn)。驗(yàn)證模型合理性后,針對(duì)斜拉索不同斷裂位置和數(shù)量,對(duì)斜拉橋進(jìn)行了動(dòng)力性能分析。通過(guò)分析得出背索和跨中斜拉索斷裂對(duì)全橋
2、動(dòng)力性能影響較大和豎向振型受斜拉索斷裂影響較大的結(jié)論,可為斜拉橋應(yīng)急搶修技術(shù)方案的制定和平時(shí)橋梁的健康監(jiān)測(cè)提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞:斜拉橋;拉索斷裂;動(dòng)力性能分析中圖分類(lèi)號(hào):U448.27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):167223953(2009)0620013204斜拉橋結(jié)構(gòu)主要由斜拉索、索塔、主梁三部分組的橋梁動(dòng)力性能和通載性能的相關(guān)研究比較少,因成,其中斜拉索起著索塔與橋面主梁的聯(lián)系與支承此本文研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。作用,是斜拉橋最重要的構(gòu)件之一。當(dāng)斜拉索遭到1斜拉橋的計(jì)算模型戰(zhàn)爭(zhēng)和自然災(zāi)害等
3、意外破壞后,橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力將發(fā)生重分布,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響橋梁的通載性能。為此,以長(zhǎng)江某座大型斜拉橋?yàn)槔?該橋?yàn)橹骺?48必須計(jì)算分析斷索后的斜拉橋動(dòng)力性能的影響規(guī)m雙塔雙索面鋼索塔鋼箱梁斜拉橋,采用半漂浮結(jié)律,為斜拉橋的應(yīng)急快速搶修和平時(shí)健康監(jiān)測(cè)提供構(gòu)體系。主梁為正交異性板流線(xiàn)型扁平鋼箱梁,梁理論依據(jù)。高3.2m,寬37.2m。索塔設(shè)計(jì)為“人”字形,索塔目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于斜拉橋的動(dòng)力分析計(jì)算,主要外側(cè)圓曲線(xiàn)部分半徑720m,高215m,設(shè)4道橫梁,是考慮設(shè)計(jì)過(guò)程中斜拉橋處于完好狀態(tài)或者考慮施其中下塔柱及下橫梁
4、為50號(hào)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其它工過(guò)程中橋梁受力狀態(tài),運(yùn)用有限元方法而進(jìn)行的部分為鋼結(jié)構(gòu)。沿橋向分別設(shè)4對(duì)過(guò)渡墩和輔助墩[124]計(jì)算分析,但是對(duì)斜拉橋的斜拉索等構(gòu)件破壞后(如圖1所示,其中A,J開(kāi)頭的表示斜拉索)。圖1斜拉橋的過(guò)渡墩、輔助墩及拉索位置在主梁平面俯視示意圖1.1索塔建模是自然的單元節(jié)點(diǎn),截面面積和慣性矩根據(jù)橋梁的索塔是斜拉橋的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一,其通過(guò)拉索與截面參數(shù)計(jì)算得到。鋼箱梁相連,又通過(guò)下橫梁對(duì)鋼箱梁起支撐作用,因1.2拉索建模此索塔對(duì)全橋動(dòng)力性能有較大的影響。本文采用較拉索的建模可有3種
5、形式:①用單個(gè)三維桿單高精度的空間三維梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬索塔。索塔的底部元模擬;②用多個(gè)三維桁架單元模擬;③用單個(gè)或多是深達(dá)基巖的樁基,在有限元模型中可以近似認(rèn)為個(gè)曲線(xiàn)索單元模擬。結(jié)合拉索實(shí)際使用狀況,本文塔底部的約束是固結(jié)。塔單元的劃分不宜太粗,因采用單個(gè)三維桿單元對(duì)拉索進(jìn)行建模,將其設(shè)為只為單元?jiǎng)澐值拇旨?xì)決定了堆聚質(zhì)量的分布、振型的能承受拉力,不能承受壓力,即受壓時(shí)處于松弛狀形狀和地震力的分布。索塔斷面變化處、索錨點(diǎn)都態(tài)。用Ernst有效彈性模量來(lái)考慮拉索的重力垂度和初始應(yīng)力的影響,使有限元模型盡可能與
6、實(shí)際拉收稿日期:2009209210索的受力一致。作者簡(jiǎn)介:陳云鶴(1969—),男,教授,博士,主要從事道橋工程在具體計(jì)算中,本文模擬斜拉索斷裂采用的是及交通戰(zhàn)備工作190861391@qq.com國(guó)防交通工程與技術(shù)132009第6期·研究與設(shè)計(jì)·斜拉索斷裂對(duì)斜拉橋動(dòng)力性能的影響研究陳云鶴等設(shè)定其在該狀態(tài)的彈性模量為0,如果斜拉索沒(méi)有根據(jù)斜拉橋?qū)嶋H尺寸建立模型如圖2。斷裂而是局部破壞,可按照斜拉索受損程度用模量折減的方法進(jìn)行計(jì)算。1.3主梁建模對(duì)于扁平流線(xiàn)型鋼箱粱主梁,本文采用傳統(tǒng)的粱單元來(lái)模擬。主
7、梁建模的主要問(wèn)題就是主梁在空?qǐng)D2斜拉橋的有限元模型間位置的確定,原則上主梁動(dòng)力模型的坐標(biāo)軸應(yīng)通考慮斜拉索垂度效應(yīng)、結(jié)構(gòu)大位移效應(yīng)和橋塔過(guò)斷面的扭轉(zhuǎn)中心,這樣,主梁斷面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量才是的梁柱效應(yīng)等各種非線(xiàn)性因素,計(jì)算得到自重作用針對(duì)扭轉(zhuǎn)中心的。主梁的模型根據(jù)斷面形式的不同下斜拉橋跨中位移為1.292m,與文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果[6]有多種模擬方式,其核心就是要實(shí)現(xiàn)模型剛度和質(zhì)1.333m誤差為3%,符合誤差要求。量與真實(shí)結(jié)構(gòu)的等效。本文采用單主梁建模,文獻(xiàn)2無(wú)斷索時(shí)斜拉橋動(dòng)力分析[5]表明這種模型能較好的反映斜拉橋
8、的動(dòng)力性能。1.4邊界條件的模擬根據(jù)上述斜拉橋各主要部位的有限元離散分對(duì)主梁在過(guò)渡墩處約束其豎向和橫向位移;在輔析,建立斜拉橋結(jié)構(gòu)空間有限元分析模型,運(yùn)用[7]助墩處約束其豎向位移;在塔柱處與下橫梁設(shè)豎向、ANSYS程序并采用子空間迭代法求解橋梁結(jié)構(gòu)橫向主從約束;全橋縱向通過(guò)設(shè)置限位裝置約束。的動(dòng)力特性。具體各階振型見(jiàn)圖3和表1所示。圖3斜拉橋各階振型圖表1斜拉橋各階振型詳細(xì)描述3拉索斷裂對(duì)斜拉橋動(dòng)力性能影響振型順序頻率/Hz周期/s振型10.09487
