大跨径斜拉桥断索因素分析.pdf

2014年第14期(总第143期
江西建材
交通工程
大跨径斜拉桥断索因素分析
杨爱民东南大学江苏华宁工程咨询监理有限公司,江苏南京210018
摘要:随着我国桥梁技术的发飔,越来越多的跨海人桥和跨河人桥的出,这2.4危险源分析
些桥梁的结构形式多为斜拉桥。这种桥染的施工姓度较人,艺相对复
在桥梁的运行阶段屮很多危险源都会对斜拉索造成影响,针这
你,其是斜拉桥断索现象较为常见,引起桥梁工作者的高度丘视。
影啊采取合埋的危險性分析,并∏对其技术资料和外界环境进行
关键词:结构影啊危险因素模拟分析
危险源识別,冂吋选抒出能够造成结构安仝威胁的主要原因,常见的危
险源有如下几个方面
斜拉桥一般跨度较大,所承受的荷载要高于普通桥梁,所以在使用
(1)结构退化:斜拉锁在外部荷载的作用下公因承载力不足和刚
过科中难免出现不同结构的抜伤。另外逐车辆荷载超标是种造成拉。度不足造成劳损。
索老化的重要原因之一。本文通过斜拉索的实际应用进行分析,总结
(2)材料老化:斜拉锁一直处于荷载状,在这一状谷下会造成结
出引起斜拉桥断索的原?
构的耐久性问题
1斜拉索断裂带来的结构影响
(3)特殊事件:在强风、地震等因素的影响ド会造成斜拉锁被拉
桥梁体系中斜拉索属丁系性结构的一和,这种斜拉桥体系是最为に
重要的组成部分。梁体荷载,行午荷载都是通过斜拉索来进行传递的,
(4)施工因:施工过程中施工技术不能满足规范要求,使施工生
所以说斜拉索在整个桥梁体系中度相对较低,但是所承受的荷载环产受到影响。
境却足最为严峻的结构形式之·。斜拉索很容易受到破环,·日斜拉
(5)维抑因素;在维护过程中公因斜拉锁更换对结构产生一定的
索大去「作州,对」整个桥梁米说是一种致命的破坏。所以在设计的影响
过释中针对斜拉索有着多方面的考虑。例如单根的斜拉索出现断裂就3危险性因素分析与对策
公出现荷载转移的状况,但是这种考虑只是停在理论上,在实际的制
通常应从内力状态改变和损伤两方面对斜拉桥进行监测,达到较
造和安装过程中,斜拉锁受力是不可能与设计完全·致的,就算足统
为危险程度的结构损伤引川起内力状的改变往往能够被监测到,然而
北次的拉索在受カ上也不完全相同。通过研究发现,最先断裂的拉索有小部分损伤在没石引起内力改变时就造成结构破坏。进行斜拉桥
代受力分集中,并1所负扣的桥梁位置相对重要。対于桥梁斜拉监测的过程中,要及早发现危险性,必须针対相关的结构重点部位进行
索的病害调查分为以ド儿种:
监测,并且对所出现的不理结构和损害程度等情況进行分析,以此研究
1)防护体系老化,即包钢索的保护出现老化、断裂的现象。出
出相应的解决方法,斜拉桥在白身结构上分析来说,要根据运营种产生
(2)拉索钢索破损,主要引起原因来自锈蚀和断丝
的不利?素进行说明,并∏根据导致桥梁状态改变的原因,根据各自不
(3)拉锁变形,主要体现在出现不规则扭转现象。
同特点通过不同于段获得桥梁健康信息。对结构损伤的识別以及对内
4)斜拉桥危險性理论分析。
力状态的监测正要有以下手段
2斜拉桥结构危险性分析
1)最直接最有效手段是对结构山身进行人工定期检査。通过巡
斜拉桥在运営交全期限内,结构存在的风险和危险在很大程度上检档案准确掌握损伤发展情況。
来自材料老化和外部荷载增强等因尜。这些因素在整体结构上容易发
(2)在指定时问采集桥梁环境数据、结构内力(拉索索力、控制截
生不确定的损失,所以在危險发生中不同的危險程度都能直接对桥梁面应变等)及动力特性数据,并及时分析采集数据。
造成危害。在进行斜拉索断裂的原因分析中,经常以范団影响的大小
(3)根据上述获得的参数,通过静力状态识別、历史数据对比、结
和其白サ程度来进行倒量。斜拉桥结构危险性的研究是州过对桥梁结构静动力损伤识別等方法获得结构之整休健康状态。通过声波技术对
构的全赤命分析所造成的,不同的危岭性都可能发生,所以要对这些危桥梁进行南波监测,捕获异常卢波信号对比分析研究主要杆件突发行
险性能制定较正规的控制方法。危险性在分析上常分为单元性危险性为及时补修,确保桥梁的安全运常。
总体危險性
斜拉索的模拟方法
2.1单元危险性分析
斜拉索是整体桥梁的主要受力构件,要根据直杆单元和曲线单元
在这一过程中主要是针对桥梁的拉索结构来进行的,其中结构单
的进行模拟,当拉锁处于张拉状态时,弹性会?延长性的改变,这·过
元中分为多个危險因素,并H通过结构损伤的表观现象等进行观察,同
程中可以不将弹性要素考虑在范之内。在拉索错完成后,要根据
时指出不同形式造成损伤的原因,然后根据现有的规范形式制定出评
斜拉过稈进行相应的控制,针対拉索的蝉性形变使其能够白接影响到
定方法,通过査米采取合埋的养护施。在规定时间内所进行的检素力的大小,所以在考虑到拉索的性作丌时,必须结合以下的方法。
杳次数就是常说的检杳频率,这些频率在危险发生的过程中能够根据
4.1等效弹性模暈法
付间的转移、而出现随机性。同时采取不同的巡檢频率,对所形成的结
将一定垂度的斜拉索等效为考虑有效单性模量的直杆,然后通过
构退化和材料老化等问题进行监控,并做到随付更换
2.2总体危险性分析
公式:E
计算斜拉索的有效单性模
通过单元性为先分析我们发现斜拉桥在运行的过程中会イ在一定
的风险,这些风险来自实践的特殊性、结构性、材料老化等阿题,而进行
公式中:じ。为等效弾性模量,E为弾性模量,γ为容重,1为拉索水
总体性危險分析就足将这些危险问题进行有效的识别。在巡检过程中平投影长度,0为拉索拉应力
对桥梁的索结构进行划分,并且分为可巡检结构和不可巡检结构两4.2多段直杆法
种,巡检能够做到的就是对可巡检部位进行及时的嗌控,而对丁不能直
不同的斜拉索要多考虑直杆的单元性,可叮以通过拉锁离散为铰接
接巡检的高危结构和构件要提出合理的管理方式,并且使用高科技于干。并且拉素中的自重要根结荷载作用进行考虑,并且将其直接作用
段进行监测
在节点上,这种方法涉及到的工科数量较多,容易使计算过程相对的繁
2.3结构解析
结构解析是将不同材料按照结构单元进行分析,并且使其形成材4.3曲线索单元法
料、处境、结构形式上的一
对曲线索进行模拟的过程中,斜拉锁处于较长时,(下转第200页
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