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斜拉桥结构受力性能检测及安全评价技术研究

张彬彬  
【摘要】:目前斜拉桥的主跨跨径已突破千米量级,在向着长大、轻型化方向发展,但作为多次超静定柔性结构,其设计、施工以及检测评价仍存在需进一步完善的技术问题,如索塔锚固区局部承压、施工阶段索力优化、成桥及运行后工作性能评价办法等均有待于深化研究。本文依托大佛寺长江大桥检测试验项目,对索塔桥梁结构性能检测技术与相关理论问题进行了研究,包括其结构模态识别方法、索塔锚固区受力性能、数值模拟施工、成桥运营下索力和主梁受力分析等,并将研究成果用于了实际工程,取得了良好的效果。本文的主要创新成果如下: 1.基于连续Morlet小波变换理论,给出了带宽参数的抗频混条件,提出了变带宽参数连续小波变换方法,达到了时域下频域分辨率的要求,减小了数据预测延拓数量;并进一步采用基于径向基神经网络的自回归模型方法,解决了实测自由衰减信号的有效长度不足等问题。大佛寺长江大桥工作性能实测表明,提出的变带宽参数连续小波变换方法优于传统的特征系统实现算法。 2.提出了斜拉桥索塔锚固区受力分析的力学模型与方法。用该方法对大佛寺长江大桥斜拉桥索塔锚固区进行空间应力分析,结果表明,所提出的方法可较好的实现对索塔锚固区应力状态的数值模拟。 3.基于Midas/Civil软件中Cable Force Tuning功能,进行了斜拉桥索力调整功能的二次开发,实现了斜拉桥索力调整的精细化。用该二次开发后扩充功能的软件,计算所得大佛寺长江大桥成桥的索力与设计值符合较好。 主要结论: 1.变带宽参数的连续小波变换方法能准确的对非平稳信号进行延拓,小波变换方法的识别结构模态的结果具有较高的精度。 2.对大佛寺长江大桥斜拉桥索塔锚固区采用新型的布束方式,可以充分发挥钢束的预拉力性能。 3.对Midas/Civil中斜拉桥调整索力功能的二次开发后,提高了对大佛寺长江大桥的计算的精度,并计算得到了大佛寺长江大桥主梁施工阶段各梁段累计计算挠度值,以及最不利工况的结构内力变化趋势,实用性强。 4.用本文研究成果,对大佛寺大桥动力特性和动力响应进行了检测,得出了该大桥发生车桥耦合振动的可能性极小、其动力性能正常、结构仍具有良好的性能、满足桥梁正常使用要求的重要结论,为工程实际提供了关键技术支撑。


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