本文選題：斜拉橋 + 結(jié)構(gòu)魯棒性�。� 參考：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：斜拉橋通常位于交通生命線上的咽喉位置,一旦出現(xiàn)安全問題,將會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。而隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加深,斜拉橋面臨的內(nèi)外部風(fēng)險日趨復(fù)雜,不相稱破壞等"非傳統(tǒng)安全"問題開始凸顯,常規(guī)的結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)方法遭遇嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前,斜拉橋的安全設(shè)計(jì)主要基于理想無損狀態(tài)下的極限狀態(tài)檢算,而極少考慮結(jié)構(gòu)在遭受意外干擾或者局部損傷后的性能。因此,對斜拉橋的結(jié)構(gòu)魯棒性進(jìn)行系統(tǒng)性研究已是當(dāng)務(wù)之急,這對提高斜拉橋結(jié)構(gòu)抵抗不相稱破壞的能力具有重要的理論意義和工程價值。本文從斜拉橋敏感風(fēng)險源評估、施工階段結(jié)構(gòu)魯棒性、運(yùn)營階段抗震魯棒性和結(jié)構(gòu)魯棒性評價方法等幾個方面展開研究。對斜拉橋在施工階段和運(yùn)營階段的敏感風(fēng)險源進(jìn)行了識別和歸類,并利用基于ALARP準(zhǔn)則的風(fēng)險矩陣評估方法對典型風(fēng)險源進(jìn)行了分級評價。針對斜拉橋結(jié)構(gòu),研究了偶然事件控制法、增強(qiáng)抗力和延性法、替代荷載路徑法及增設(shè)消能裝置法等四條結(jié)構(gòu)魯棒性改善方法的適用性。以湖南赤石特大橋?yàn)槔芯苛烁叨斩嗨崩瓨蚴┕るA段的結(jié)構(gòu)魯棒性問題�；诔嗍髽蚋叨斩嗨Y(jié)構(gòu)的施工階段特征,對遭受局部斷索情況的最大雙懸臂施工階段進(jìn)行了分析,同時研究了設(shè)置不同的備用索方案對剩余結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)的優(yōu)化作用。結(jié)果表明,懸臂施工階段備用索可以提供冗余的荷載傳遞路徑,協(xié)助剩余結(jié)構(gòu)更好地進(jìn)行內(nèi)力重分布,從而保證斜拉橋結(jié)構(gòu)在遭受局部斷索后仍是魯棒的。以四川雅安大興二橋?yàn)槔芯苛藛嗡髅鎲嗡崩瓨虻目拐痿敯粜詥栴}�；诖笈d二橋在分別設(shè)置縱、橫向阻尼器和抗震墩之后的地震響應(yīng),研究了增加消能冗余路徑和增強(qiáng)關(guān)鍵構(gòu)件消能能力這兩項(xiàng)措施對斜拉橋抗震魯棒性的改善作用,進(jìn)而提出基于塔底彎矩的抗震魯棒性評價指標(biāo)。結(jié)果表明該指標(biāo)能初步評定斜拉橋結(jié)構(gòu)的抗震魯棒性。借鑒建筑結(jié)構(gòu)魯棒性的研究成果,針對斜拉橋結(jié)構(gòu)魯棒性量化分析的現(xiàn)狀與困境,提出以關(guān)鍵構(gòu)件或關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的靜力響應(yīng)作為斜拉橋結(jié)構(gòu)魯棒性評價體系的出發(fā)點(diǎn)。進(jìn)而選取包括斜拉索應(yīng)力、主梁壓應(yīng)力、位移、橋塔彎曲應(yīng)變能和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)造魯棒性在內(nèi)的五項(xiàng)基礎(chǔ)性分項(xiàng)指標(biāo),借助雷達(dá)圖的形式,建立了斜拉橋結(jié)構(gòu)魯棒性綜合評價方法及其對應(yīng)的指標(biāo)。通過混凝土斜拉橋和鋼箱梁斜拉橋的算例,驗(yàn)證了該評價方法及其指標(biāo)的合理性和適用性。
[Abstract]:The cable-stayed bridge is usually located at the throat of the traffic lifeline. Once the safety problem occurs, it will cause serious economic loss and social impact. With the deepening of the modernization process, the internal and external risks of cable-stayed bridges are becoming more and more complex, and the "unconventional safety" problems such as disproportionate damage begin to appear, and the conventional structural safety design methods are confronted with severe challenges. At present, the safety design of cable-stayed bridge is mainly based on the limit state check under the ideal lossless condition, and the performance of the structure after accidental disturbance or local damage is seldom considered. Therefore, it is urgent to systematically study the structural robustness of cable-stayed bridges, which has important theoretical significance and engineering value in improving the ability of cable-stayed bridges to resist disproportionate damage. In this paper, the sensitive risk source assessment of cable-stayed bridge, the structural robustness in construction phase, the seismic robustness in operation phase and the evaluation method of structural robustness are studied in this paper. The sensitive risk sources of cable-stayed bridges in construction and operation stages are identified and classified. The risk matrix evaluation method based on ALARP criterion is used to evaluate the typical risk sources. Aiming at the cable-stayed bridge structure, the applicability of the methods of accidental event control, enhanced resistance and ductility, alternative load path method and adding energy dissipation device method to improve the robustness of the cable-stayed bridge are studied. The structural robustness of high pier multi-tower cable-stayed bridge in construction stage is studied with the example of Hunan Chishi Bridge. Based on the characteristics of the construction stage of the tall pier and multi-tower structure of the Chishi Bridge, the maximum double cantilever construction stage with local cable breakage is analyzed, and the optimization of the static response of the residual structure with different standby cable schemes is studied. The results show that the spare cable in cantilever construction can provide redundant load transfer path, assist the residual structure to redistribute the internal force better, so as to ensure that the cable-stayed bridge structure is still robust after local cable breaking. The seismic robustness of single cable plane single tower cable-stayed bridge is studied with the example of Ya'an Daxing second Bridge in Sichuan Province. Based on the seismic response of Daxing second Bridge with longitudinal and transverse dampers and seismic piers respectively, the improvement of seismic robustness of cable-stayed bridges by increasing the redundant path of energy dissipation and enhancing the energy dissipation capacity of key components is studied. Then the seismic robustness evaluation index based on tower bottom bending moment is proposed. The results show that this index can preliminarily evaluate the seismic robustness of cable-stayed bridge structures. In view of the present situation and difficulties of quantitative analysis of structural robustness of cable-stayed bridges, the static response of key components or key nodes is proposed as the starting point of the robustness evaluation system of cable-stayed bridges. Then five basic sub-indexes, including cable stress, compression stress of main beam, displacement, bridge tower bending strain energy and the robustness of key node structure, are selected, and the form of radar map is used. The comprehensive evaluation method of cable-stayed bridge structure robustness and its corresponding index are established. Through the examples of concrete cable-stayed bridge and steel box girder cable-stayed bridge, the rationality and applicability of the evaluation method and its index are verified.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U448.27

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