斜拉桥拉索损伤对桥梁结构静力特性的影响分析.pdf

该【斜拉桥拉索损伤对桥梁结构静力特性的影响分析 】是由【十二贾氏】上传分享，文档一共【5】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【斜拉桥拉索损伤对桥梁结构静力特性的影响分析 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。
2022年12月JournalofYanglingVocational&TechnicalCollegeDec.,2022
DOI:-1403/
斜拉桥拉索损伤对桥梁结构静力特性的影响分析
严超群,穆江飞
(杨凌职业技术学院交通与测绘工程学院,陕西杨凌712100)
摘要:以某双塔三跨预应力混凝土斜拉桥为例,利用有限元软件Midas/Civil进行数值分析,研究了拉索损伤对桥
梁结构静力特性的影响。研究表明:相同程度损伤情况下不同位置拉索损伤后,边跨长索损伤对主梁线形和拉索索
力影响最为明显,中索和短索的损伤对二者的影响相对较小;不对称边跨拉索损伤只对本侧拉索索力及主梁线形有
影响,对异侧结构状态基本无影响;相同位置情况下拉索不同程度损伤对主梁线形和拉索索力呈相似规律性影响变
化,主梁线形随损伤程度的增加而增大,拉索索力随损伤程度的增加而减小。
关键词:斜拉桥;拉索损伤;主梁线形;索力
中图分类号:U441;U44&27文献标识码:A文章编号=1671-9131(2022)04-0005-04
AnalysisofInfluenceofCableDamageonStatic
CharacteristicsofBridgeStructure
YANChao-qun,MUJiang-fei
(SchoolofTransportationandGeomaticsEngineering,YanglingVocationalandTechnicalCollege,Yangling,Shaanxi712100,China)
Abstract:Inthispaper,atwo-towerthree-spanprestressedconcretecable-stayedbridgeistakenasanexample,andnumerical
analysisiscarriedoutbyusingfiniteelementsoftwareMidas/Civiltostudytheinfluenceofcabledamageonthestaticcharac­

position,thelongcabledamageofsidespanhasthemostobviousinfluenceonthealignmentandcableforceofmaingirder,

cableonlyafectsthecableforceandgirderalignmentontheside,
thesameposition,thecabledamageofdiferentdegreeshassimilarregularinfluenceonthelineshapeandcableforceofthe
,andthecableforcedecreases
withtheincreaseofthedamagedegree.
Keywords:cable-stayedbridge;cabledamage;maingirderalignment;cableforce
斜拉索不可避免会出现一些病害特征,如拉索出现
0概述
锈蚀、松弛和断索等结构病害[1-2],进而影响到主梁
随着社会经济的高速发展,我国交通量也在急和主塔的受力状况,导致结构为达到新的平衡而应
剧增长,越来越多的桥梁应运而生。由于斜拉桥有力重分布,严重影响结构的安全性能以及造成了较
较强的跨越能力和较为合理的经济特性,故在很多为恶劣的社会影响。据养护单位统计发现,大部分
斜拉桥拉索在不的损伤,的
跨海跨江跨河工程上都采用此类桥作为主体工程。
然而斜拉桥属于受力复杂的高次超静定结构,由主健康状态评估存在漏洞。因此,为保证运营过程中
梁、斜拉索和索塔三部分构成,而斜拉索作为连接主的斜拉桥处于理想受力状态,做到对结构进行动态
梁与索塔的重要组成部分,其能否合理传力直接决实时健康监测与评估,研究斜拉索在不同程度损伤
定斜拉桥的受力性能。由于桥梁的施工误差以及在和不同位置损伤情况下对结构静力特性的影响十分
运营过程中养护管理工作的不完善,在运营过程中有必要。
收稿日期:2022-01-14
基金项目:杨凌职业技术学院院内基金项目(SK21—08)
作者简介:严超群(1980-),女,四川遂宁人,副教授,硕士,主要从事道桥施工管理、工程检测及风险评估等教学及研究工
作。
6杨凌职业技术学院学报第21卷
试法等⑶,各种检测方法的原理及适用性都不尽相
1斜拉索索力的测试方法
同。为了系较各种方法的优劣性,种
目前斜拉索索力的测试方法主要有:频率法、振检测方法的适用性性进行较,如表1
动波法、液的压力表测试法、压力传测所示。
表1索力检测方法适用性和局限性比较
检测方法用性性
压力传感器需大量传感器,监测成本高,自身重量大,测试操作
可测试结构在施工和使用阶段的索力
测试法不方便
液压千斤顶仪器笨重,移动不便,仅适用于施工阶段索力的测
在施工阶段较容易得出索力
力测试
振动法的传感器布置位置,微波雷达放置点以及适
频率法通过拉索各阶频率计算索力,应用广泛
应的桥型
应用于高压输电线、矿井提升机及架空索道由于信号所含随机噪声太大,必须能够精确分离出
振动波法
等缆索的张力测试应力波脉冲信号才能准确得到拉索索力
标定复杂,需要预先对斜拉索的材料性能进行测
应用于张弦梁、弦支穹顶、索网幕墙、索膜结
磁通量法试,运营桥梁拉索需要现场进行传感器的绕制工
构、斜拉桥等结构的索力检测与监测
作,较高
测索力不的对于每个不同索力值监测较困难,多用于成桥阶段
静态线形法
的索力监测
其中,在工程索力常规检测中频率法最为常用,索的受力状态进行动态实时监测,也就无法监测到
可分为有振动的式用雷的:触整个桥的受力。因此,为便于后期更方
式两种。便、拉索损伤时调整拉
(1)振动法。振动法的测试原理主要是通过在索,以某斜拉桥为研究,分别在不工
索体上布传感器,采用人工激振的况下研究拉索损伤与主梁线形、拉索索力之间的变
方式斜拉索的振动,将之电•和化规律。
,集数据进行拉索
2工程背景
的有频率/”,再通过频率与索力的关系
拉索的索力值,具体关系式如下:主体结构模型为双塔三跨预应力混凝土斜拉
桥,采用双索体系。跨径组合为100
m+220m+100m,桥面总宽为31m,设计双向六
车道,顶面设双向2%的。全桥使用40质
斜拉索,索面辐射型布置。本文通过Midas/Civil
式中:丁为索力;犳狀为狀阶振动频率数;2为索长。
有斜拉桥行体模,斜拉桥
(2)微波雷。雷于测量
拉索采用桁架模拟,主主塔均用模
技术索力受力测试的一种方法。微博雷达
。主体模型1所示。
,通过不断发射和遇拉索后的,获
系列的变化相计算拉索的振动变讹
位移时程曲线经过时计算出振动频率,从而
计算拉索索力。
有较方检测斜拉索的索力,而
近年来无损检测技术在过来的应用来-泛,
出漏检测法、检测索力检测亍
方法,然而斜拉索较多,目前还达不根拉图1主体结构模型
第4期严超群,等:斜拉桥拉索损伤对桥梁结构静力特性的影响分析7
(B)、RS20(A)〜RS11(A)和RS20(B)〜RS11
3拉索损伤静力特性影响分析
(B),右边跨拉索编号为RS1(A)〜RS10(A)、RS1
(B)〜RS10(B)以不同位置情况下拉索相同程度
为研究拉索在最不利损伤组合工况下对桥梁结损伤(损伤40%)、相同位置情况下拉索不同程度损
构的静力特性影响[—6],本文将左边跨拉索编号为伤、长中短索对称损伤和非对称损伤几种进行工况
LS10(A)〜LS1(A)、LS10(B)〜LS1(B),中跨拉组合,共分析24组工况,具体组合见下表2。
索编号为LS11(A)〜LS20(A)、LS11(B)〜LS20
表2斜拉索各损伤组合工况
工况编号斜拉索各损伤组合拉索编
工况1对称两边跨双长索损伤LS10(A)、RS10(A)
工况2对称两边跨双中索损伤LS5(A)、RS5(A)
称边短索损伤
工况3LS1(A)、RS1(A)
工况4对称两边跨四长索损伤LS10(A—B)、RS10(A—B)
工况5对称两边跨四中索损伤LS5(A—B)、RS5(A—B)
工况6对称两边跨四短索损伤LS1(A—B)、RS1(A—B)
工况7主跨对称双长索损伤LS20(A)、RS20(A)
工况8主跨对称双中索损伤LS15(A)、RS15(A)
工况9主称短索损伤LS11(A)、RS11(A)
工况10主称四索损伤LS20(A—B)、RS20(A—B)
工况11主称四中索损伤LS15(A—B)、RS15(A—B)
工况12主称四短索损伤LS11(A—B)、RS11(A—B)
工况13边索损伤LS10(A)
工况14边中索损伤LS5(A)
工况15边短索损伤LS1(A)
工况16边索损伤LS10(A—B)
工况17边中索损伤LS5(A—B)
工况18边短索损伤LS1(A—B)
工况19主索损伤LS20(A)
工况20主中索损伤LS15(A)
工况21主短索损伤LS11(A)
工况22主索损伤LS20(A—B)
工况23主中索损伤LS15(A—B)
工况24主短索损伤LS11(A—B)
目前大多斜拉索的主要材料仍以钢绞线构成,为研究拉索不损伤桥静力特性
拉索损伤也就是部分钢绞线的破断,索力值由剩余的影响,可将拉索损伤分为:损伤10%、损伤30%、
钢绞线组成的有效承载面积决定。在有限元建模中损伤50%、损伤70%、损伤100%五种工况。各工
可通过降低弹性模量的方式来模拟拉索损伤[7—9],况下拉索损伤后的理论弹性模量取值如下表3。
拉索损伤后的弹性模量E(W)公式如下:表3各工况下拉索损伤后的理论弹性模量值(MPa)
犈(0=(1—0E
损伤率弹性模量损伤率性模
W=(A—A)/A
0%(原弹模)2X10510%18X105
其中:W为材料损伤率;A为初始拉索截面面
30%%10X105
积;珦为拉索的有效承载面积。
70%06X105100%0
8杨凌职业技术学院学报第21卷
:
为研究拉索损伤对斜拉桥主梁线形的影响,从(1)相同损伤情况下不拉索损伤后,边跨
相同损伤(损伤40%)下称损伤情况、相同长索的损伤对主梁线大,使得主跨跨中
损伤下称损伤情况相下拉索不边中大。边跨中索和短索
损伤(非对称)三个方面模主梁线形的变化主梁线形的相对较小,仅在损伤拉索附近有
规律,如下图2〜4所示。影响;
(2)不对称边跨拉索损伤主要影响本侧桥跨主梁
-■-工况13-•-工况14线形,对异较小(丿有),对称边跨拉
7-工况15T-工况16
-♦-工况17Y-工况18索损伤和主跨拉索损伤均会桥主梁线形有影响;
---工况19―♦—工况20
T—工况21■工况22
工况23—工况24(3)主塔的短索损伤对主梁线最小,
主梁线损伤时;
(4))损伤情况下,主梁线形变化随着拉
主梁纵向节点号
索损伤的而有相似规律性的增大。

由主梁线知,最大变形量位于边
跨长索处,从相同损伤(损伤40%)情况下拉索
不损伤相情况下拉索不损伤
相同损伤程度拉索非对称损伤情况下
图2(非对称)两个方面模索力的如口下
主梁关键截面位移变化情况
图5〜6所示。
工况]-•-工况2
—-工况3工况4
Y-工况5Y-工况6
工况7Y-工况8
工况9工况10
工况11—I—工况12
N(
至赳已职
70
-RM
图3相同损伤程度拉索对称损伤情况下
主梁关键化况
图4相同位置下拉索不同程度损伤对主梁
关键的影响(非对称)
34杨凌职业技术学院学报第21卷
织员的工作分工,协助院系组织员与校级组织员的建专业学位,激发组织员履职尽责的热情,全面提升
上下配合,与办公室秘书、党支部书记、辅导员的协组织员队伍建设水平。
同配合,确保院系组织员的主要精力投入到党务专
参考文献:
项工作上。制定职级晋升办法,实行“单列计划、单
设标准、单独评审”职称评聘政策,按专任教师的专
[1]季波,
业技术职务结构比例合理评聘专职组织员的职务析与优化策略[J].党的建设,2020(11).
(职称)。落实相关待遇保障,鼓励组织员积极承担[2]
党校党课、大学生思政课程的教学工作,设置专项选索[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2019(05).
题、划拨专项经费支持组织员结合工作实际开展党[3]崔宝华,司睿山,
建科研,搭建平台支持有条彳的组织员在职攻读党系构建研究[J].学校党建与思想教育,2021(06).
(上接第8页)
由上图可得出如下结论:线拉索索力性,主线损
(1)边跨长索的损伤对拉索索力变化影响最明伤程度的增加而有相似规律性增大,拉索索力随损
显,损伤后附近拉索索力增加较明显,跨中偏向损伤伤程度的增加而有相似规律性减才、。
拉索一侧索力减小,跨中偏离损伤拉索一侧索力增
参考文献:
大;
(2)其他中短索损伤对自身附近拉索影响较大,[1][J].城市建
对其他拉索影响较小(几乎没有影响),单根拉索损筑,2013(24)28&DOI:.dsjz2013.
伤主要影响同侧拉索索力;24260
(3)主塔附近的短索损伤后又索力变化值影响[2]肖光宏,
相对较小,使其同侧拉索索力值增大,异侧减小;范措施建议[J].公路交通科技(应用技术版),2010,6
(11):46—47+54.
(4)拉索索力随着自身损伤程度的增大而有相
[3][J].铁道建
似规律性的减小,损伤同侧拉索索力随着损伤程度
,2007(04)18—20
的增加而增大,异侧则相反。
[4][D].南
4结论京:东南大学,2005.
[5]Yang-­
通过研究拉索损伤对桥梁线形和拉索索力的影linganalysisofCable-StayedBrid-ges[J].Journalof
,出如下论:BridgeEngineering,1999,11:242—248.
(1)相同程度损伤情况下不同位置拉索损伤后,[6]张翔斜拉桥拉索损伤桥性能的研究
边跨长索损伤对主梁线形和拉索索力影响最为明[D]重庆:重庆交通大学,015.
显,中短索的损伤对二者的影响相对较小;不对称边[]邢心魁,刘顺,覃荷瑛,
分析和损伤识别科学技术与工程,2021,21(05):
跨拉索损伤只对本侧拉索索力及主梁线形有影响,
2055—2060
异;[8]刘斜拉桥拉索损伤主的[D]
(2)拉索对称损伤时对主梁线形和拉索索力均
家庄:石家庄铁道大学,017.
有影响,在损伤的拉索位置处变化最为明显,主塔附[9],,­
的短索损伤二者最;bleTensioninginCable-StayedBridges[J].Journalof
(3)相同位置情况下拉索不同程度损伤对主梁BridgeEngineering,2003(5):131—137