下承式鋼管混凝土拱橋吊桿破損對結(jié)構(gòu)體系安全性研究.pdf

1、由于吊桿受力狀態(tài)復(fù)雜,又受到銹蝕、疲勞等因素的影響使其發(fā)生破損,吊桿破損會引起吊桿系內(nèi)力重分布,所以在拱橋設(shè)計中針對吊桿增加破損安全計算是很有必要的。這樣不僅可以明確地計算出吊桿破損對其它吊桿系、拱肋及系梁受力狀態(tài)的影響以及吊桿破損對拱橋穩(wěn)定性的影響,而且對提高拱橋整體的安全性具有很重要的意義。
　　為了探討下承式鋼管混凝土拱橋吊桿破損對結(jié)構(gòu)體系是否是破損安全的,本文以南水北調(diào)中線工程河南葉縣1標(biāo)段魏崗鋪北跨渠下承式鋼管混凝土系桿

2、拱橋為工程背景,首先,采用振動頻率法分析了吊桿兩端在不同邊界條件下,其理論計算索力與現(xiàn)場標(biāo)定K值后的實測索力之間的差異。通過計算分析得到:采用等效鉸接法計算得到的吊桿索力與現(xiàn)場標(biāo)定K值后實測索力比較接近,誤差均在5.5％以內(nèi),滿足工程要求。
　　其次,采用有限元軟件MIDAS/CIVIL分析計算了該下承式鋼管混凝土拱橋在不同吊桿破損工況下的力學(xué)性能和空間穩(wěn)定性。
　　靜力安全性方面,當(dāng)單根吊桿破損時,剩余吊桿最大應(yīng)力、應(yīng)力幅

3、以及橋梁結(jié)構(gòu)受力均滿足設(shè)計和規(guī)范要求,單根吊桿破損對該下承式鋼管混凝土系桿拱橋靜力響應(yīng)影響較小,單根吊桿破損是破損安全的;當(dāng)有連續(xù)的3對吊桿發(fā)生破損時,這會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)某些位置出現(xiàn)拉應(yīng)力、位移變化過大等而導(dǎo)致局部混凝土開裂,更嚴(yán)重的是引起吊桿的連鎖破損,從而引起橋梁結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷,甚至整體垮塌。
　　動力安全性方面,該下承式鋼管混凝土拱橋的振動形式主要表現(xiàn)為拱肋的面外橫向振動、拱橋整體的豎向振動和扭轉(zhuǎn)振動。拱肋的面外剛度相對較小,面

4、內(nèi)振型出現(xiàn)晚于面外振型。吊桿的設(shè)置使得橋面豎向振動表現(xiàn)為該拱橋的整體豎向振動;吊桿破損對該拱橋拱橫向振動的自振頻率影響較小,而對全橋豎向和扭轉(zhuǎn)振動影響較大。吊桿的破損將導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)豎向和扭轉(zhuǎn)振動自振頻率的降低,可見吊桿的完好對拱橋整體的安全性至關(guān)重要。
　　穩(wěn)定安全性方面,各工況對應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)第一階穩(wěn)定系數(shù)在4.85~5.26之間,滿足根據(jù)國內(nèi)已建鋼管混凝土拱橋的設(shè)計經(jīng)驗,認(rèn)為施工和運(yùn)營期穩(wěn)定系數(shù)大于或等于4的要求;吊桿破損對該拱