本文選題：系桿拱橋　切入點(diǎn)：吊桿　出處：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)一直處于交通基礎(chǔ)建設(shè)大力發(fā)展時(shí)期,大量橋梁需要建設(shè),系桿拱橋在橋梁建設(shè)中備受青睞。尤其是近十幾年來(lái),我國(guó)修建了一大批大跨徑的系桿拱橋。然而在快速建設(shè)過(guò)程中,不可避免存在一些安全性問(wèn)題。吊桿作為系桿拱橋的重要的傳力構(gòu)件,能否正常工作關(guān)系到整個(gè)系桿拱橋的安全。近年來(lái)圍繞吊桿失效發(fā)生了許多橋梁事故和大量的吊桿更換案例表明吊桿的可靠性研究是十分迫切和必要的。本文以瀛洲大橋?yàn)檠芯繉?duì)象,在已有相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,研究了該橋在車流荷載作用的吊桿疲勞可靠度問(wèn)題。主要研究過(guò)程和成果如下：(1)建立了瀛洲大橋的有限元模型,根據(jù)疲勞分析的需要,建模過(guò)程中對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)做了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。用模態(tài)試驗(yàn)和吊桿索力測(cè)試的結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了模型的精確性,結(jié)果表明該簡(jiǎn)化模型可以滿足疲勞分析的精度需求。(2)對(duì)瀛洲大橋的交通流資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),獲得該橋的荷載譜,采用蒙特卡羅方法建立瀛洲大橋的車流的數(shù)學(xué)模型,并使用MATLAB軟件進(jìn)行編程,完成實(shí)現(xiàn)交通流在計(jì)算機(jī)上的模擬,獲得該橋的交通流加載數(shù)據(jù)。(3)將模擬的交通流加載通過(guò)程序接口加載到瀛洲大橋的有限元模型進(jìn)行計(jì)算,從結(jié)果文件提取吊桿應(yīng)力時(shí)程并采用雨流法循環(huán)計(jì)數(shù)。對(duì)垂直吊桿和斜吊桿分別在應(yīng)力變化、應(yīng)力幅變化和循環(huán)次數(shù)三個(gè)方面進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明,斜吊桿比垂直吊桿的受力更為不利,而且在相同的交通流荷載條件,應(yīng)力幅循環(huán)次數(shù)因?yàn)榈鯒U的位置和布置方式而各不相同。(4)基于累積損傷理論推導(dǎo)出了可用于瀛洲橋吊桿可靠度計(jì)算方法,采用模擬等方法獲得所需變量后,計(jì)算了吊桿有無(wú)腐蝕兩種條件下的可靠度,根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出主要結(jié)論為：斜吊桿的可靠度指標(biāo)要低于垂直吊桿,且更早進(jìn)入大概率失效；處于剛度變化位置的斜吊桿的可靠度指標(biāo)最低,是需要重點(diǎn)關(guān)注的危險(xiǎn)吊桿；腐蝕情況下吊桿的可靠度指標(biāo)比未腐蝕的吊桿有明顯的降幅,并且可靠度指標(biāo)的下降速率腐蝕隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。(5)本文還根據(jù)威布爾分布概率理論給出了另一種吊桿疲勞可靠度的計(jì)算方法并采用該方法計(jì)算吊桿可靠度,結(jié)果表明該方法同樣可以用來(lái)分析吊桿疲勞可靠性,雖然計(jì)算結(jié)果較為保守但是計(jì)算簡(jiǎn)便,仍不失為一種較好的分析方法。
[Abstract]:Since the reform and opening up, China has been in the period of development of transportation infrastructure construction, a large number of bridges need to be built, tied arch bridge is favored in bridge construction, especially in the past ten years, A large number of long-span tied arch bridges have been built in China. However, in the process of rapid construction, some safety problems inevitably exist. The safety of the whole tied arch bridge is related to the normal operation. In recent years, there have been many bridge accidents around the failure of the suspenders and a large number of cases of the replacement of the suspenders show that it is very urgent and necessary to study the reliability of the suspenders. Yingzhou Bridge is the object of study. On the basis of the related research results, the problem of the fatigue reliability of suspenders under vehicle flow loads is studied. The main research process and results are as follows: (1) the finite element model of Yingzhou Bridge is established, and according to the need of fatigue analysis, the finite element model of Yingzhou Bridge is established. In the process of modeling, the bridge structure is simplified properly. The accuracy of the model is verified by comparing the results of the modal test and the cable force test of the suspension rod with the calculated results of the model. The results show that the simplified model can satisfy the precision requirement of fatigue analysis. (2) the traffic flow data of Yingzhou Bridge are statistically analyzed, the load spectrum of the bridge is obtained, and the mathematical model of the traffic flow of Yingzhou Bridge is established by Monte Carlo method. The computer simulation of traffic flow is accomplished by using MATLAB software. The traffic flow loading data of the bridge is obtained. The simulated traffic flow loading is loaded into the finite element model of Yingzhou Bridge through the program interface. The stress time history of the suspender is extracted from the result file and the rain flow method is used to calculate the stress. The variation of stress, the amplitude of stress and the number of cycles of the vertical and oblique suspenders are analyzed respectively. The results show that, Oblique suspenders are more unfavorable than vertical suspenders, and under the same traffic flow load conditions, The cyclic times of stress amplitude are different from each other because of the position and arrangement of the suspenders. (4) based on the cumulative damage theory, the reliability calculation method for the suspenders of Yingzhou Bridge is derived, and the required variables are obtained by means of simulation and other methods. The reliability of the suspension rod with or without corrosion is calculated. The main conclusions are as follows: the reliability index of the inclined suspension rod is lower than that of the vertical suspension rod, and the failure rate of the slant boom is higher than that of the vertical suspension rod; In the position of stiffness change, the reliability index of inclined suspender is the lowest, which needs to be paid more attention to, and the reliability index of suspender under corrosion condition is obviously lower than that of uncorroded suspender. And the decreasing rate corrosion of reliability index increases with the extension of time. In this paper, according to the probability theory of Weibull distribution, another method of calculating the fatigue reliability of suspenders is given and the reliability of suspenders is calculated by this method. The results show that this method can also be used to analyze the fatigue reliability of the boom. Although the calculation results are conservative but the calculation is simple, it is still a good analysis method.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U448.225

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本文編號(hào)：1691740