基于極限承載力的中承式拱橋魯棒性分析.pdf

1、在土木工程領(lǐng)域，魯棒性指結(jié)構(gòu)在發(fā)生局部損傷的情況下，具有不發(fā)生整體失效，依然能夠保持整體結(jié)構(gòu)安全可靠的一種能力。目前越來越多的橋梁安全事故是由于局部損傷導(dǎo)致，如何增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的魯棒性，提高結(jié)構(gòu)在極端情況下容許損傷的能力受到學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。本文以蕪湖袁澤橋這座中承式鋼管混凝土拱橋?yàn)楣こ瘫尘埃⑷珮蛴邢拊Ｐ?，提出基于結(jié)構(gòu)損傷前后極限承載力變化的魯棒性指標(biāo)對(duì)該橋進(jìn)行魯棒性分析，并結(jié)合實(shí)際綜合考慮多種損傷場(chǎng)景。分析橋梁結(jié)構(gòu)魯棒性可在一

2、定程度上預(yù)測(cè)橋梁由于局部損傷而突然破壞時(shí)結(jié)構(gòu)的整體抵抗能力，具有一定的實(shí)際工程意義。
　　1.以蕪湖袁澤橋?yàn)楣こ瘫尘埃⑷珮蛴邢拊Ｐ?，通過正常使用狀態(tài)下的靜力分析，明確結(jié)構(gòu)的吊桿索力、內(nèi)力分布和結(jié)構(gòu)變形情況。然后研究非線性基本理論和非線性方程組的求解方法，通過不同的荷載形式對(duì)結(jié)構(gòu)持續(xù)加載，同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線性的雙重非線性效應(yīng)，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的極限承載力。通過對(duì)加載過程進(jìn)行分析，明確了結(jié)構(gòu)的屈服過程及破壞路徑，結(jié)構(gòu)最終的破

3、壞模式為吊桿斷裂。
　　2.對(duì)袁澤橋進(jìn)行魯棒性分析，以基于極限承載力的魯棒性指標(biāo)為主，同時(shí)提出基于結(jié)構(gòu)位移、吊桿拉應(yīng)力、主梁等效應(yīng)力、主拱應(yīng)變能的魯棒性指標(biāo)作為對(duì)比，對(duì)袁澤橋魯棒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。分別考慮吊桿損傷、拱肋損傷、縱/橫梁損傷等多種不同的損傷場(chǎng)景下，結(jié)構(gòu)魯棒性的量化結(jié)果和變化規(guī)律。結(jié)果表明，單根吊桿失效對(duì)整體結(jié)構(gòu)影響很小，三根以上吊桿同時(shí)失效對(duì)結(jié)構(gòu)的極限承載力影響較大;拱肋和縱梁損傷對(duì)結(jié)構(gòu)影響較大，應(yīng)受到足夠的重視;橫梁損

4、傷對(duì)結(jié)構(gòu)極限承載力影響較小。
　　3.對(duì)影響袁澤橋結(jié)構(gòu)魯棒性的主要因素進(jìn)行參數(shù)分析，分析不同吊桿形式、橫梁布置間距、拱肋屈服強(qiáng)度和縱/橫梁屈服強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)魯棒性的影響。分析結(jié)果表明:吊桿的構(gòu)造形式對(duì)拱橋魯棒性影響最為顯著，合理的吊桿形式不僅能夠大幅提高拱橋的極限承載力，更是提高拱橋魯棒性的關(guān)鍵。增加橫梁的數(shù)量可以提高整個(gè)橋跨結(jié)構(gòu)的整體性和冗余度，對(duì)結(jié)構(gòu)魯棒性的提高也有一定的幫助。拱橋結(jié)構(gòu)魯棒性與拱肋屈服強(qiáng)度密切相關(guān)，增加拱肋屈服強(qiáng)度