資源描述：
《斜拉索斷裂對斜拉橋動力性能的影響研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、研究ResearchandDesign與設計斜拉索斷裂對斜拉橋動力性能的影響研究11,2陳云鶴,陳兵兵(1.解放軍理工大學工程兵工程學院,江蘇南京210007;2.66055部隊,北京100094)摘要:斜拉索斷裂后必然會對斜拉橋動力性能產(chǎn)生一定的影響,進而影響到橋梁的通載能力。利用有限元方法針對長江某大型斜拉橋進行數(shù)值分析建模,考慮了各種非線性影響因素,對模型施加二期恒載后進行計算檢驗。驗證模型合理性后,針對斜拉索不同斷裂位置和數(shù)量,對斜拉橋進行了動力性能分析。通過分析得出背索和跨中斜拉索斷裂對全橋
2、動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,可為斜拉橋應急搶修技術方案的制定和平時橋梁的健康監(jiān)測提供理論依據(jù)。關鍵詞:斜拉橋;拉索斷裂;動力性能分析中圖分類號:U448.27文獻標識碼:A文章編號:167223953(2009)0620013204斜拉橋結(jié)構主要由斜拉索、索塔、主梁三部分組的橋梁動力性能和通載性能的相關研究比較少,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用價值。作用,是斜拉橋最重要的構件之一。當斜拉索遭到1斜拉橋的計算模型戰(zhàn)爭和自然災害等
3、意外破壞后,橋梁結(jié)構的應力將發(fā)生重分布,嚴重時會影響橋梁的通載性能。為此,以長江某座大型斜拉橋為例,該橋為主跨648必須計算分析斷索后的斜拉橋動力性能的影響規(guī)m雙塔雙索面鋼索塔鋼箱梁斜拉橋,采用半漂浮結(jié)律,為斜拉橋的應急快速搶修和平時健康監(jiān)測提供構體系。主梁為正交異性板流線型扁平鋼箱梁,梁理論依據(jù)。高3.2m,寬37.2m。索塔設計為“人”字形,索塔目前國內(nèi)外關于斜拉橋的動力分析計算,主要外側(cè)圓曲線部分半徑720m,高215m,設4道橫梁,是考慮設計過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號鋼筋混凝土結(jié)構,其它工過程中橋梁受力狀態(tài),運用有限元方法而進行的部分為鋼結(jié)構。沿橋向分別設4對過渡墩和輔助墩[124]計算分析,但是對斜拉橋的斜拉索等構件破壞后(如圖1所示,其中A,J開頭的表示斜拉索)。圖1斜拉橋的過渡墩、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,截面面積和慣性矩根據(jù)橋梁的索塔是斜拉橋的關鍵結(jié)構之一,其通過拉索與截面參數(shù)計算得到。鋼箱梁相連,又通過下橫梁對鋼箱梁起支撐作用,因1.2拉索建模此索塔對全橋動力性能有較大的影響。本文采用較拉索的建?？捎?種
5、形式:①用單個三維桿單高精度的空間三維梁單元來模擬索塔。索塔的底部元模擬;②用多個三維桁架單元模擬;③用單個或多是深達基巖的樁基,在有限元模型中可以近似認為個曲線索單元模擬。結(jié)合拉索實際使用狀況,本文塔底部的約束是固結(jié)。塔單元的劃分不宜太粗,因采用單個三維桿單元對拉索進行建模,將其設為只為單元劃分的粗細決定了堆聚質(zhì)量的分布、振型的能承受拉力,不能承受壓力,即受壓時處于松弛狀形狀和地震力的分布。索塔斷面變化處、索錨點都態(tài)。用Ernst有效彈性模量來考慮拉索的重力垂度和初始應力的影響,使有限元模型盡可能與
6、實際拉收稿日期:2009209210索的受力一致。作者簡介:陳云鶴(1969—),男,教授,博士,主要從事道橋工程在具體計算中,本文模擬斜拉索斷裂采用的是及交通戰(zhàn)備工作190861391@qq.com國防交通工程與技術132009第6期·研究與設計·斜拉索斷裂對斜拉橋動力性能的影響研究陳云鶴等設定其在該狀態(tài)的彈性模量為0,如果斜拉索沒有根據(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行計算。1.3主梁建模對于扁平流線型鋼箱粱主梁,本文采用傳統(tǒng)的粱單元來模擬。主
7、梁建模的主要問題就是主梁在空圖2斜拉橋的有限元模型間位置的確定,原則上主梁動力模型的坐標軸應通考慮斜拉索垂度效應、結(jié)構大位移效應和橋塔過斷面的扭轉(zhuǎn)中心,這樣,主梁斷面的轉(zhuǎn)動慣量才是的梁柱效應等各種非線性因素,計算得到自重作用針對扭轉(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,與文獻計算結(jié)果[6]有多種模擬方式,其核心就是要實現(xiàn)模型剛度和質(zhì)1.333m誤差為3%,符合誤差要求。量與真實結(jié)構的等效。本文采用單主梁建模,文獻2無斷索時斜拉橋動力分析[5]表明這種模型能較好的反映斜拉橋
8、的動力性能。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主梁在過渡墩處約束其豎向和橫向位移;在輔析,建立斜拉橋結(jié)構空間有限元分析模型,運用[7]助墩處約束其豎向位移;在塔柱處與下橫梁設豎向、ANSYS程序并采用子空間迭代法求解橋梁結(jié)構橫向主從約束;全橋縱向通過設置限位裝置約束。的動力特性。具體各階振型見圖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描述3拉索斷裂對斜拉橋動力性能影響振型順序頻率/Hz周期/s振型10.09487
