【摘要】：簡(jiǎn)支鋼桁梁橋是我國(guó)鐵路中大跨度橋梁常用的橋梁結(jié)構(gòu)形式,隨著我國(guó)鐵路列車的提速,既有大批量簡(jiǎn)支鋼桁梁橋難以短期內(nèi)完全更換,其結(jié)構(gòu)安全性能是否滿足運(yùn)營(yíng)階段的要求是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。本文以滬昆線湘潭湘江大橋?yàn)楣こ瘫尘?研究了下承式簡(jiǎn)支鋼桁梁橋在高速客運(yùn)列車作用下的結(jié)構(gòu)安全性能評(píng)估方法。文中采用有限元軟件LUSAS建立了車-橋耦合振動(dòng)計(jì)算模型,并基于時(shí)變可靠度理論,利用一次二階矩法(JC法)對(duì)簡(jiǎn)支鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行了分析研究,并與規(guī)范規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)其結(jié)構(gòu)安全性能進(jìn)行了評(píng)估,以期為管養(yǎng)單位提供維管依據(jù)。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)基于可靠度理論,提出了一種橋梁結(jié)構(gòu)安全性能評(píng)估方法�？紤]到簡(jiǎn)支鋼桁梁橋結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,且功能函數(shù)具有明確的表達(dá)形式,可靠指標(biāo)的計(jì)算采用了一次二階矩法(JC法)。同時(shí),基于橋梁在實(shí)際運(yùn)營(yíng)環(huán)境中荷載和抗力的隨機(jī)性特點(diǎn),目標(biāo)使用基準(zhǔn)期內(nèi)的可靠性采用了時(shí)變可靠度理論。(2)基于簡(jiǎn)支鋼桁梁橋初始狀態(tài)的模態(tài)分析,研究了其剛度與振動(dòng)特性。模態(tài)分析表明,該橋橫向振動(dòng)頻率早于豎向振動(dòng)頻率出現(xiàn),表明其橫向振動(dòng)剛度高于豎向振動(dòng)剛度,橫向剛度稍弱一些;較早出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)振型也表明該橋的抗扭剛度較小。通過(guò)與規(guī)范規(guī)定的自振頻率限值對(duì)比,其豎向剛度和橫向剛度均滿足線路行車的要求。(3)采用LUSAS有限元軟件建立了車-橋耦合振動(dòng)模型,并考慮列車運(yùn)營(yíng)速度的影響,從時(shí)域方面計(jì)算分析了橋梁的豎向振動(dòng)變化規(guī)律。當(dāng)列車速度在150km/h~250km/h時(shí),橋梁跨中的豎向位移及加速度均勻速遞增,當(dāng)列車速度提高至300km/h時(shí)動(dòng)力響應(yīng)急劇增大,橋梁跨中豎向動(dòng)力響應(yīng)均達(dá)到峰值。列車速度在300km/h~400 km/h時(shí),橋梁跨中的豎向位移及加速度均快速遞減。分析表明,動(dòng)力響應(yīng)的變化主要受列車速度的影響,當(dāng)列車運(yùn)營(yíng)速度產(chǎn)生共振現(xiàn)象時(shí),其動(dòng)力響應(yīng)達(dá)到最大,而列車共振速度主要與橋梁結(jié)構(gòu)豎向振動(dòng)頻率相關(guān)。(4)基于橋梁初始狀態(tài)的有限元模型,通過(guò)MATLAB程序語(yǔ)言編制了全橋各構(gòu)件可靠指標(biāo)的計(jì)算程序,計(jì)算了各構(gòu)件的可靠指標(biāo)并研究了全橋可靠指標(biāo)的變化規(guī)律。鋼桁梁橋各構(gòu)件的可靠指標(biāo)與位置有關(guān),斜桿在橋梁端部,其可靠指標(biāo)最低,跨中可靠指標(biāo)最高,呈現(xiàn)出兩端小中間大的變化趨勢(shì)。而下弦桿在橋梁端部位置的可靠指標(biāo)最大,跨中可靠指標(biāo)最小,呈現(xiàn)出中間小兩端大的變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明全橋可靠指標(biāo)均大于結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)可靠指標(biāo),說(shuō)明初始狀態(tài)下的橋梁可靠度指標(biāo)能滿足現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)速度下結(jié)構(gòu)承載能力要求。(5)基于全橋可靠指標(biāo)的研究結(jié)果,利用時(shí)變可靠度理論,研究了全橋各構(gòu)件在目標(biāo)使用期內(nèi)可靠指標(biāo)的變化。分析結(jié)果表明,斜桿在服役60年~70年時(shí),其可靠指標(biāo)衰減至橋梁目標(biāo)可靠指標(biāo)值。豎桿在服役70年~80年時(shí),其可靠指標(biāo)衰減至橋梁目標(biāo)可靠指標(biāo)值。下弦桿在服役80年~90年時(shí),其可靠指標(biāo)衰減至橋梁目標(biāo)可靠指標(biāo)值。整體而言,簡(jiǎn)支鋼桁梁橋各構(gòu)件可靠指標(biāo)隨服役時(shí)間增加而逐步降低,但下弦桿的可靠指標(biāo)在目標(biāo)使用期內(nèi)的可靠度最高,豎桿次之,斜桿最弱。本文簡(jiǎn)支鋼桁梁橋初始狀態(tài)以及目標(biāo)使用期內(nèi)的可靠性分析結(jié)果,可為管養(yǎng)單位提供維管依據(jù),也可為同類型橋梁的維修加固提供參考。
【圖文】：

廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒 論1.1 我國(guó)鐵路鋼桁梁橋的發(fā)展概況我國(guó)鐵路鋼桁梁橋的普遍使用相較于其他國(guó)家出現(xiàn)的較晚，由于鋼桁梁橋自重輕、跨越能力強(qiáng)、制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單以及安裝方便等特點(diǎn)，，我國(guó) 1949 年以后鋼桁梁橋被大量的應(yīng)用于鐵路建設(shè)。簡(jiǎn)支鋼桁梁橋見(jiàn)圖 1-1～1-2，統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表 1-1。

廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒 論1.1 我國(guó)鐵路鋼桁梁橋的發(fā)展概況我國(guó)鐵路鋼桁梁橋的普遍使用相較于其他國(guó)家出現(xiàn)的較晚，由于鋼桁梁橋自重輕、跨越能力強(qiáng)、制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單以及安裝方便等特點(diǎn)，我國(guó) 1949 年以后鋼桁梁橋被大量的應(yīng)用于鐵路建設(shè)。簡(jiǎn)支鋼桁梁橋見(jiàn)圖 1-1～1-2，統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表 1-1。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U447

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2684710