人行悬索桥动力特性及锚跨索股索力测试研究

摘要

锚跨索力是悬索桥建设和后期运营中的重点控制指标。为了确保桥梁结构营运阶段的安全使用，找出一种合理、准确、便捷的索力确定方法具有重要的现实意义。本文以呼和浩特伊利广场人行悬索桥为研究背景，针对悬索桥动力性能测试以及锚跨索股的测试方法、计算误差、影响因素等两个部分内容进行了研究，主要研究工作具体如下：
　　对呼和浩特市伊利广场人行悬索桥进行结构动力特性测试，依据测试结果确定有限元模型可用，得到了参数变化对人行悬索桥动力特性的影响规律。结果表明：桥面恒载集度对人行悬索桥各阶次振型频率影响明显；主缆抗拉刚度主要影响索桥的竖向振型频率；加劲梁刚度对人行悬索桥扭转振型频率影响较大；桥面板厚度对动力特性的影响存在很大的不确定性；锚跨拉杆刚度的改变对各阶次振型频率的影响较小。在索桥后期检测过程中，应对桥面恒载、加劲梁、主缆索股等予以足够关注。
　　针对人行悬索桥锚跨结构的特点，本文选取6根不同的钢绞线进行张拉测试，研究相关参数对试验结果的影响规律。结果表明：采用频率法进行测量时，应尽量选用人工激励方式；传感器布置受限时，可将传感器布置到距离索股端部L/6处，以便更加准确识别拉索振动频率；计算索股索力时，选取一阶固有频率能较好保证索力计算的精度要求；在同一应力状态下，索力计算误差随索股长度的增加而逐渐减小。同一钢绞线其索力计算误差随应力状态的提高而减小，当索股的应力达到其受拉承载能力极限状态的80%时，拉索的材料性能充分发挥，此时索力计算误差较小。
　　在拉索张拉试验基础上，采用ANSYS进行有限元分析，通过对索股频率的有限元及试验测试结果对比分析可以发现，有限元分析可以很好地模拟索股结构的受力情况，也验证了拉索张拉测试的准确性，为频率法在工程检测领域的应用提供了依据。
　　对锚跨结构有限元结果进行拓展分析，结果表明：边界条件对锚跨结构的影响较大，随应力状态的提高，其边界条件由铰接趋向固接，在对悬索桥进行有限元建模分析时，锚跨边界条件应设置为固结；锚跨拉杆的弯曲刚度对索股索力计算有一定影响，当索股应力为极限强度的40%且锚跨长度大于20米时，可将锚跨结构内的双连接拉杆简化为单一拉杆，相应的计算结果仍满足精度要求，这种简化方法可为桥梁锚跨结构的索力计算及控制提供一定的借鉴。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 人行悬索桥的发展历史及概况

1.3 主要研究内容

2 人行悬索桥动力特性分析

2.1人行悬索桥动力性能测试

2.2人行悬索桥有限元模型

2.3人行悬索桥动力特性影响研究

2.4本章小结

3 人行悬索桥锚跨索股索力计算基本理论

3.1索力计算基本原理

3.2拉索抗弯性能对索力的影响

3.3索力影响因素分析

3.4本章小结

4 人行悬索桥锚跨索股索力测试及有限元分析

4.1人行悬索桥锚跨索股索力测试研究

4.2人行悬索桥锚跨索股有限元模拟

4.3关于有限元结果的拓展讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢