【摘要】：由于樁基礎(chǔ)具有較高的承載能力和良好的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)理論與施工工藝成熟及適用性強(qiáng)等特點(diǎn),而且更容易運(yùn)輸和安裝,其在多年凍土區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)廣泛使用。但在多年凍土區(qū),樁基周?chē)鷾囟鹊淖兓瘯?huì)導(dǎo)致樁與周?chē)馏w界面的抗剪強(qiáng)度降低,從而導(dǎo)致樁身承載力下降,樁位移增大等問(wèn)題,從而威脅橋梁的穩(wěn)定性和交通安全。因此,樁的不均勻沉降直接關(guān)系到橋梁局部破壞和整體安全。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)樁基不均勻沉降所導(dǎo)致的橋梁上部結(jié)構(gòu)受力變化關(guān)注較少。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和分析以及歷史觀測(cè)資料,得到青藏高原某簡(jiǎn)支梁橋不同樁基長(zhǎng)期不均勻沉降數(shù)據(jù)。以此為依據(jù),將樁基的不均勻沉降量引入到簡(jiǎn)支梁橋上部結(jié)構(gòu)的分析中,建立了基于實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型,分析了不同沉降模式下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變分布和變形情況。結(jié)果表明,多年凍土地區(qū)樁基的不均勻沉降會(huì)引起橋梁橫向連接處的應(yīng)力集中,從而引發(fā)橋梁橫向連接裂縫。此外,當(dāng)樁基不均勻沉降發(fā)生時(shí),單邊沉降會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。其次,根據(jù)上述靜力分析結(jié)果,橋梁橫向連接處的水泥砂漿在樁基不均勻沉降條件下會(huì)發(fā)生破壞,因此建立了考慮橫向連接損傷的有限元模型,對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析,比較研究了無(wú)損和損傷橋梁的振型和頻率。結(jié)果表明,局部橫向連接破壞時(shí),結(jié)構(gòu)頻率和振型均發(fā)生顯著變化。隨后,進(jìn)一步采用模態(tài)置信準(zhǔn)則和坐標(biāo)模態(tài)置信準(zhǔn)則法對(duì)損傷的橋梁進(jìn)行了損傷識(shí)別研究,結(jié)果表明上述方法可以對(duì)橫向連接破壞進(jìn)行識(shí)別和定位。最后,針對(duì)青藏高原某真實(shí)橋梁,設(shè)計(jì)了用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的傳感器系統(tǒng),包括溫度、應(yīng)變和振動(dòng)傳感器。并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。溫度數(shù)據(jù)表明,橋梁兩側(cè)由于受日照等因素影響,有著顯著的溫差。對(duì)于應(yīng)變數(shù)據(jù)的分析表明,橋面上的車(chē)輛載荷的隨機(jī)分布導(dǎo)致應(yīng)變傳感器測(cè)量得到不同應(yīng)變值。從應(yīng)變數(shù)據(jù)可以看出,應(yīng)變?cè)谟熊?chē)輛通過(guò)時(shí),會(huì)出現(xiàn)較大的峰值,由此可以得到車(chē)輛荷載的大小和分布特征,并且進(jìn)一步可分析得到車(chē)速及其方向。最后對(duì)橋梁的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,確定結(jié)構(gòu)的基頻在5.6-5.8Hz之間且受外部環(huán)境如溫度和車(chē)輛荷載影響。上述數(shù)據(jù)為后續(xù)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和安全評(píng)估提供了基礎(chǔ)信息。 【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U446;U443.15

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2712400