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基于静动载试验的钢混组合塔斜拉桥承载能力评定

王文强  
【摘要】:本文以某新建斜拉桥为研究背景,开展了基于静动载试验的斜拉桥承载能力评定研究。建立了考虑施工误差的桥梁有限元模型,开展了桥梁的静动载试验,分别利用挠度校验系数、频率校验系数和挠度富余系数对桥梁结构的承载能力进行初步评定。为进一步考虑测量误差和环境等不确定因素的影响,利用基于静动力测试数据的贝叶斯有限元模型修正方法,对该桥梁的有限元模型进行修正,并利用修正后的模型对该斜拉桥的主要受力构件的承载承载能力进行评定。论文的主要研究内容和成果如下:1.考虑到施工误差对桥梁结构成桥状态下的内力影响,建立考虑施工误差的桥梁有限元模型。利用建立的有限元模型对主桥的荷载试验方案进行设计,通过对该斜拉桥主桥进行荷载试验,获得桥梁在试验荷载作用下的静力响应,以及在环境荷载作用下的动力测试数据。2.结合桥梁的静动载试验数据和有限元模拟结果,分别利用挠度校验系数、频率校验系数和挠度富余系数对桥梁结构的承载能力进行初步评定。利用挠度校验系数和频率校验系数得到的实测挠度修正值均小于理论挠度限值,挠度富余系数良好,其结果表明桥梁承载能力满足设计要求且安全储备良好。3.考虑到测量误差和环境等不确定因素的影响,利用基于静动力测试数据的贝叶斯有限元模型修正方法对桥梁结构的承载能力进行评定。该方法结合贝叶斯推理在随机有限元模型修正方面的优势,利用实测的静力响应数据和模态分析结果分别对桥梁结构的静力和动力性能进行修正,并量化由测量误差引起的模型修正结果的不确定性。通过模型修正,获得能够同时表征桥梁结构静力和动力特性的有限元模型,4.进一步利用修正后的有限元模型对该斜拉桥主要受力构件的承载能力进行评定。分别对正常使用极限状态和承载能力极限状态下,塔柱、斜拉索和主梁的承载能力系数进行计算,结果表明各构件在两种极限状态下的承载能力系数计算值均大于1.0,满足设计要求。


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