多损伤场景下大跨径斜拉桥易损性

论文摘要

为了研究大跨径双索面斜拉桥易损斜拉索部位,进一步优化结构健康监测传感器布置方案,基于大跨径斜拉桥结构特点及受力性能,以斜拉桥主梁屈曲安全系数和应力安全系数为评价指标,以大跨径全漂浮分肢柱式塔四索面分离式钢箱梁斜拉桥为依托,采用有限元分析软件,分别采用Beam4梁单元和Link10桁架单元模拟塔/梁构件和拉索构件,建立该斜拉桥的三维有限元空间模型;计算分析了拉索整体性能退化、单根断索、单对断索3类损伤场景下149个工况的主梁屈曲安全系数和应力安全系数。分别考虑结构损伤比例和所造成损伤程度,采用Pareto多目标评价方法,根据结构最小损伤比例作用所造成结构损伤程度最大的优化原则,分别研究了3类损伤场景下斜拉索的易损性,确定了易损斜拉索的部位。研究结果表明:成桥拉索索力随着索长的增加而逐渐增大,内侧索力基本大于外侧索力;拉索整体性能退化程度从无损伤到损伤增加至30%,主梁屈曲安全系数呈线性增大趋势,应力安全系数呈线性减小趋势,但二者变化幅度均较小;单根断索或者单对断索损伤场景下,易损拉索为中跨10~#、边跨6~#,较易损拉索为1~#～5~#、7~#～9~#等。该结果可为研究双塔双索面钢箱梁斜拉桥斜拉索的易损薄弱部位,布控长期监测传感器和提高结构安全性提供科学依据和参考。

论文目录

• 0 引 言
• 1 基本方法
•   1.1 结构性能指标
•     1.1.1 主梁屈曲安全系数
•     1.1.2 主梁应力安全系数
•   1.2 多目标优化分析
• 2 算例
•   2.1 桥梁概况
•   2.2 有限元模型
•   2.3 初始状态索力
• 3 结果与讨论
•   3.1 整体性能退化
•   3.2 单根断索
•     3.2.1 主梁min λ和min μ的变化
•     3.2.2 主梁min λ和min μ时双目标优化损伤评价
•   3.3 单对断索
•     3.3.1 主梁min λ和min μ变化
•     3.3.2 主梁min λ和min μ时双目标优化损伤评价
• 4 结 语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 薛晓锋,靳启文,王通行

关键词: 桥梁工程,拉索性能退化,结构易损性,大跨径斜拉桥,分离式钢箱梁,结构健康监测

来源: 长安大学学报(自然科学版) 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点试验室,河南工业大学土木建筑学院

基金: 国家自然科学基金项目(51808052),国家重点研发计划项目(2016YFC0701400)

分类号: U448.27;U441

DOI: 10.19721/j.cnki.1671-8879.2019.05.005

页码: 39-47

总页数: 9

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