悬索桥索塔基于变形分析的分级安全评估技术研究

摘要

索塔变形是影响悬索桥结构工作状态的关键因素之一，如果变形量过大不仅会对索塔自身安全构成威胁，而且会影响到全桥结构的工作性能。目前，现行规范针对索塔变形后的工作状态缺乏有效、直接的评估方法，且国内外学者也没有较成熟的理论和技术。所以建立一种直接、有效的评估模型评价悬索塔变形后工作状态有着重要意义。本文在基于悬索桥索塔变形对全桥承载力影响分析的基础上，提出了一种评估索塔变形后工作状态的方法。
　　首先，在介绍了悬索桥的静力分析理论及悬索桥索塔的结构形式及受力特点的基础上，以忠县长江大桥为依托，建立有限元模型，分析了运营期悬索桥索塔在风载、温度荷载及活载作用下的变形特征。并介绍了一种基于倾角仪测量法的悬索桥索塔变形监测方法。
　　其次，深入分析了悬索桥索塔变形对全桥承载力的影响，结合悬索桥静力分析理论，以忠县长江大桥为依托，分别分析了索塔纵向变形和横向变形对悬索桥索塔、主缆、吊杆、加劲梁的承载力的影响，分析得出了索塔变形与各构件效应改变量之间的变化规律。并在此基础上，选取承载力变化较为显著的对象为研究对象，进一步分析改变悬索桥垂跨比、边中跨比、塔高参数后各部件所受效应的改变量，分别比较了这三个参数对悬索桥各部件承载力的影响敏感程度。
　　然后，在基于索塔变形分析对全桥承载力影响的基础上，依据层次评估理论，以索塔变形后对构件承载力影响较为敏感的因素为指标体系建立评价模型，提出了一种评价索塔变形后工作状态的方法。
　　最后，以忠县长江大桥2013年4月索塔变形监测数据为例，运用该评定方法进行索塔变形后技术状况等级评估。结果表明，此评估方法可较好地评价索塔变形后的工作状态，具有可操作性和逻辑性。
　　论文研究悬索桥索塔变形分析及安全评估技术所得出的初步结论，为今后悬索桥索塔的设计及安全性评估提供了积极的借鉴意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外相关领域研究现状

1．2．1 索塔变形监测技术研究现状

1．2．2 索塔状态评估方法研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 本文创新点

1．5 本章小结

第二章 大跨度悬索桥结构静力分析理论

2．1 概述

2．2 悬索桥的受力特征

2．3 悬索桥计算理论

2．3．1 弹性理论

2．3．2 挠度理论

2．3．3 有限位移理论与非线性理论

2．4 本章小结

第三章 运营期悬索桥索塔变形特征及监测方法

3．1 概述

3．2 索塔结构形式及受力特点

3．2．1 索塔结构形式

3．2．2 索塔受力特点

3．3 实桥分析

3．3．1 实桥-忠县长江大桥概述

3．3．2 结构计算简图及边界条件

3．3．3 索塔变形特征

3．5 倾角仪法测量索塔变形技术

3．5．1 测量方法

3．5．2 倾角仪测量法在忠县长江大桥索塔变形监测中的应用

3．6 本章小结

第四章 运营期索塔变形对悬索桥全桥承载力影响

4．1 概述

4．2 索塔偏位数值及工况组合

4．3 计算结果及分析

4．3．1 索塔纵向变形对全桥承载力影响

4．3．2 索塔横向变形对全桥承载力影响

4．4 结论

4．5 小结

第五章 索塔变形对不同参数悬索桥承载力影响分析

5．1 概述

5．2 索塔纵向变形对不同垂跨比悬索桥承载力影响

5．2．1 对索塔塔底截面弯矩影响

5．2．2 对边缆轴力影响

5．2．3 对中缆跨中截面竖向变形影响

5．3 索塔纵向变形对不同边中跨比悬索桥承载力影响

5．3．1 对索塔塔底截面弯矩影响

5．3．2 对边缆轴力影响

5．3．3 对中缆跨中截面竖向变形影响

5．4 索塔纵向变形对不同塔高悬索桥承载力影响

5．4．1 对索塔塔底截面弯矩影响

5．4．2 对边缆轴力影响

5．4．3 对中缆跨中截面竖向变形影响

5．5 小结

第六章 悬索桥索塔变形后工作状态评估方法研究

6．1 概述

6．2 评估方法

6．2．1 指标体系及权重

6．2．2 指标量化及分级标准

6．2．3 指标技术状况评分计算

6．2．4 评估流程

6．3 评估方法在忠县长江大桥上的运用

6．3．1 索塔变形监测数据

6．3．2 承载力指标评估

6．3．3 变形指标评估

6．3．4 总体技术状况评估

6．4 小结

第7章 结论与展望

7．1 本文的主要结论

7．2 进一步工作的方向

致谢

参考文献

在学校期间发表的论著及取得的科研成果