中、下承式拱橋是一種應(yīng)用廣泛的新型橋梁,以其良好的跨越能力和美觀的造型設(shè)計(jì),受到廣大設(shè)計(jì)者的青睞。但是國內(nèi)外近些年出現(xiàn)了多起拱橋垮塌事故,造成了較多的人員傷亡以及較大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)大多數(shù)事故主要是由于拱橋吊桿的錨固失效、拱橋吊桿銹蝕斷裂等原因造成的。吊桿作為中下承式拱橋主要的承重構(gòu)件,在一定程度上決定了中下承式拱橋的安全和壽命。故對中下承式拱橋吊桿張力識別具有重要的研究意義。本文以鄭州劉江黃河大橋?yàn)檠芯勘尘?對中下承式拱橋吊桿張力識別問題進(jìn)行研究,論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)介紹了吊桿索力測定方法,并從工作原理、適用范圍、精度要求以及優(yōu)缺點(diǎn)等方面進(jìn)行了對比分析,說明了現(xiàn)階段實(shí)際工程中多采用的振動頻率法在測試精度方面存在的問題。(2)運(yùn)用結(jié)構(gòu)動力學(xué)原理,考慮了吊桿轉(zhuǎn)動約束、抗彎剛度及黏性護(hù)套等復(fù)雜邊界條件對吊桿張力識別的影響,建立了吊桿張力計(jì)算模型,給出了吊桿張力與振動頻率的解析表達(dá)式。為便于工程應(yīng)用,提出了邊界影響系數(shù)概念,采用分段擬合法給出了任意轉(zhuǎn)動約束剛度下吊桿張力實(shí)用計(jì)算表達(dá)式。以劉江黃河大橋?yàn)槔?驗(yàn)證了解析表達(dá)式的準(zhǔn)確性;利用吊桿兩次張拉數(shù)據(jù)對比可知,解析表達(dá)式與實(shí)用表達(dá)式計(jì)算精度相近,但實(shí)用表達(dá)式克服了解析表達(dá)式計(jì)算繁瑣等缺點(diǎn),凸顯了實(shí)用表達(dá)式計(jì)算簡便,實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),具有更強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。(3)建立了考慮轉(zhuǎn)動約束、抗彎剛度及彈性支承等邊界條件影響下的吊桿振動模型,并推導(dǎo)出吊桿張力隱式表達(dá)式,由于計(jì)算復(fù)雜,故利用吊桿動力反應(yīng)推導(dǎo)出吊桿張力顯示表達(dá)式。通過對吊桿邊界參數(shù)的識別,計(jì)算出反映轉(zhuǎn)動約束的嵌固系數(shù)B_1、B_2,以及反映彈性支承的參數(shù)k,此方法可避免吊桿轉(zhuǎn)動約束和彈性支承的數(shù)值計(jì)算。通過參數(shù)識別結(jié)果,根據(jù)吊桿張力顯示表達(dá)式進(jìn)行吊桿張力識別,驗(yàn)證該表達(dá)式高精度以及實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。(4)綜合考慮了抗彎剛度、長度、減振墊、附加質(zhì)量、彈性支承、黏性護(hù)套、環(huán)境溫度等多因素的影響,建立了復(fù)雜邊界條件下吊桿張力計(jì)算模型,給出了吊桿張力與振動頻率之間的關(guān)系式。根據(jù)邊界條件定義影響系數(shù),并針對不同邊界條件計(jì)算拱橋吊桿邊界影響系數(shù),給出了考慮黏性護(hù)套、環(huán)境溫度與吊桿邊界條件的吊桿張力實(shí)用表達(dá)式。以劉江黃河大橋進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證,表明了在運(yùn)營期測試吊桿張力時(shí),環(huán)境溫度的影響不可忽略。同時(shí)體現(xiàn)了邊界影響系數(shù)法給出的實(shí)用表達(dá)式對吊桿張力識別具有精度高、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U446;U448.22
【部分圖文】：

1 緒論究背景及意義著現(xiàn)代交通事業(yè)的快速發(fā)展，橋梁變?yōu)橹匾煌ㄒ赖囊徊糠�，其建設(shè)也期。設(shè)計(jì)者對橋梁的要求開始變得越來越高，從原來的低強(qiáng)、笨重和小跨盈、高強(qiáng)和大跨度。斜拉橋、中下承式拱橋和懸索橋等具有較好的跨越能型設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，得到了廣大設(shè)計(jì)者的贊賞。拱橋而言，其最早出現(xiàn)在我國 1800 多年前的東漢時(shí)期，且至今保存最完單孔敞肩石拱橋名為趙州橋，見圖 1-1，其距今已有 1400 多年的歷史[1]。有偉大的歷史意義[2]，推動了世界橋梁的發(fā)展。在古代前期拱橋結(jié)構(gòu)一般隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，其結(jié)構(gòu)和材料發(fā)生了變化，出現(xiàn)了磚拱橋、石拱桁架拱橋、鋼筋混凝土拱橋以及鋼管混凝土拱橋等[3]。本文主要以中、下土拱橋?yàn)楸尘�，對拱橋吊桿測試方法進(jìn)行研究。

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文月，重慶綦江彩虹橋垮塌事故，造成 40 人遇難的特大質(zhì)量事故[5]；2001 年 11 月，四宜賓金沙江南門大橋由于吊桿的斷裂，造成坍塌；2011 年 7 月，福建武夷山公館大由于吊桿疲勞斷裂導(dǎo)致橋體垮塌，引起 1 人遇難，22 人受傷的重大事故；2012 年 4 月新疆庫爾勒孔雀河大橋由于 4 根吊桿突然斷裂，導(dǎo)致橋面結(jié)構(gòu)垮塌，造成巨大的經(jīng)濟(jì)失；2012 年 12 月，四川攀枝花金沙江大橋由于吊桿斷裂導(dǎo)致橋面塌陷，造成一定的濟(jì)損失。上述這些事故都造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[6]。

宜賓金沙江南門大橋由于吊桿的斷裂，造成坍塌；2011 年 7 月，福建武夷山公館大由于吊桿疲勞斷裂導(dǎo)致橋體垮塌，引起 1 人遇難，22 人受傷的重大事故；2012 年 4 月新疆庫爾勒孔雀河大橋由于 4 根吊桿突然斷裂，導(dǎo)致橋面結(jié)構(gòu)垮塌，造成巨大的經(jīng)濟(jì)失；2012 年 12 月，四川攀枝花金沙江大橋由于吊桿斷裂導(dǎo)致橋面塌陷，造成一定的濟(jì)損失。上述這些事故都造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[6]。圖 1-2 金沙江南門大橋Fig1-2 Jinsha River South Gate Bridge

【參考文獻(xiàn)】

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1 李曉章;謝旭;潘驍宇;孫文智;朱漢華;;拱橋吊桿銹蝕高強(qiáng)鋼絲疲勞性能試驗(yàn)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2015年11期

2 張戎令;楊子江;朱學(xué)輝;梁慶福;徐瑞鵬;;基于頻率計(jì)算系桿拱橋吊桿張拉力的實(shí)用公式[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2015年05期

3 單德山;董俊;劉昕s

本文編號：2813930