大跨悬索桥吊索可靠度及断裂分析

摘要

国家经济的发展、工程结构计算理论的日益完善和建造技术的革新将进一步促进大跨度桥梁的发展。悬索桥受力合理和结构形式优美等特点使之成为跨越大江、大河、峡谷等最受欢迎的桥型之一。吊索作为悬索桥的重要传力构件，不仅要传递加劲梁、桥面铺装、防撞护栏等恒载，而且要承受车辆荷载的往复作用和风荷载的抖振作用。在吊索服役过程中也会受到空气中腐蚀介质的影响，因此，吊索容易由于疲劳和腐蚀等原因导致破坏。鉴于以上情况，论文将通过以下几个方面对大跨度悬索桥的吊索进行研究:
　　(1)分析了影响吊索抗力、荷载的相关因素，通过整理分析计算了南京四桥吊索的抗力和荷载效应的均值和相应的标准差，并建立吊索的可靠度方程;基于Monte—Carlo重要抽样法编制相关程序计算各吊索的静力可靠度值，以可靠度的方法确定了南京四桥的最不利吊索位置。
　　(2)在南京四桥吊索静力可靠度的分析基础上，考虑了车辆往复作用下的吊索疲劳可靠度，计算结果表明运用疲劳可靠度得出的最不利吊索区域和静力可靠度计算结果一致，进一步确保了最不利吊索位置的准确性。
　　(3)进行了南京四桥最不利吊索断裂后的动、静力分析，明确了单根吊索断裂对该桥的正常使用无影响;在此基础上分析了该桥的最大允许断索量和不同断索量下如何实行交通管制来保证桥梁安全和实现最大化的通行。
　　可靠度理论是本文的一个重要出发点，以可靠度为依据确定最不利构件是一种比较合理的方法，论文得到的相关结论不但可以为南京四桥管理部门加强对不利吊索区域管理提供理论依据，也可以为吊索受损后的悬索桥的交通管制提供依据，具有一定的工程参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 吊索可靠度研究现状

1．2．2 吊索断裂研究现状

1．3 本文主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 结构可靠度理论

2．1 引言

2．2 结构可靠度分析的基本概念和原理

2．2．1 基本概念

2．2．2 基本原理

2．3 结构构件可靠度计算方法

2．3．1 中心点法

2．3．2 验算点法(JC法)

2．3．3 响应面法

2．3．4 Monte-Carlo抽样法

2．4 算例分析

2．5 本章小结

第3章 南京四桥吊索可靠度影响因素和分布规律

3．1 引言

3．2 工程背景

3．3 有限元建立

3．4 吊索抗力退化模型

3．4．1 吊索抗力退化的因素

3．4．2 吊索面积时变模型

3．4．3 吊索弹模时变模型

3．4．4 吊索强度时变模型

3．4．5 吊索钢丝腐蚀电流密度icorr的确定

3．5 桥梁结构荷载模型

3．5．1 恒载模型

3．5．2 车辆荷载模型

3．5．3 温度荷载模型

3．5．4 风荷载模型

3．6 本章小结

第4章 各吊索可靠度值计算及最不利吊索确定

4．1 引言

4．2 吊索的静力可靠度计算

4．2．1 各吊索抗力值的计算

4．2．2 各吊索荷载值的计算

4．2．3 吊索可靠度方程建立和程序实现

4．3 吊索的疲劳可靠度

4．3．1 标准疲劳车荷载的确定

4．3．2 汽车活载等效应力幅的计算

4．3．3 材料的S-N疲劳曲线

4．3．4 吊索的疲劳可靠度计算

4．4 基于可靠度的吊索优化设计

4．5 本章小结

第5章 南京四桥吊索断裂分析

5．1 引言

5．2 有限元建立

5．3 吊索断裂分析理论

5．3．1 吊索断裂动力分析的积分时间步长确定

5．3．2 吊索断裂动力分析的Rayleigh阻尼确定

5．3．3 吊索断裂动力分析的荷载步

5．3．4 吊索断裂动力分析的初始条件

5．4 最不利吊索断裂静力分析

5．5 最不利吊索断裂动力分析

5．5．1 最不利吊索断裂时动力效应分析

5．5．2 最不利吊索断裂的动静力效应比较

5．6 允许最大连续断索量分析

5．7 不同断索量下行车量评估

5．8 悬索桥的抗灾能力分析

5．9 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间参与科研实践项目