比弦振动法索力识别及基于索力的斜拉桥安全评价

发布时间：2025-05-08 01:08

　　拉索是工程中常用的构件,特别是在索撑桥梁体系中,索力的大小时刻影响着整个结构,所以无论在施工阶段还是运营阶段都是重点指标。在目前各种常见的索力识别方法中,振动法因操作简便、性价比高等优点而被广泛采用,但目前常用的计算公式是基于铰接弦模型理论推导的,当拉索较短时,边界条件影响权重较大,此时更倾向于固接。斜拉桥是典型的索撑桥梁,处于运营阶段的斜拉桥由于混凝土的徐变、拉索本身的应力松弛效应、外界环境等因素的影响,其实际状态与设计阶段会有区别,因此对运营阶段的斜拉桥进行安全评价是必要的。本文主要研究内容如下:(1)本文对比了目前常用的索力识别方法,推导了固接边界条件下拉索振动频率-索力关系,得到超越方程,无法直接求得解析解,遂引入两个无量纲参数:“相对刚度”和“比弦相对频率系数”,比弦振动法也因此得名。对一根长度仅5.33m的短索进行分级张拉试验,基于采集数据,识别出拉索的截面抗弯刚度计算值,提出了3参数无量纲模型,将实测频率代入模型计算后与实测索力进行对照,误差较小,证明了可行性。(2)分析了索梁结构的作用原理,用力法推导了目标力及目标形的解析解。对比了准确施加索力的几种方法,选用影响矩阵法,...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 索力识别的概述
        1.1.1 拉索索力测量的意义
        1.1.2 索力测量方法
    1.2 斜拉桥结构安全概述
        1.2.1 斜拉桥的概述
        1.2.2 斜拉桥的力学特征
        1.2.3 评价和设计的异同点
        1.2.4 桥梁安全评价的目的和意义
        1.2.5 国内外研究进展及现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 基于比弦振动法的索力识别方法
    2.1 引言
    2.2 比弦振动法理论推导
    2.3 试验说明
        2.3.1 试验设备
        2.3.2 试验概况
    2.4 算法验证
        2.4.1 拉索刚度识别
        2.4.2 无量纲模型识别
        2.4.3 模型验证
    2.5 本章小结
第3章 索梁作用及实现理论研究
    3.1 引言
    3.2 索梁作用说明
    3.3 目标形及目标力的基本概念
    3.4 索梁作用的理论推导
        3.4.1 无初应力单索梁
        3.4.2 有初应力的单索梁目标力
        3.4.3 有初应力的单索梁目标形
        3.4.4 有初应力的多索梁模型
    3.5 ANSYS中索力施加方法说明
        3.5.1 单元生死法
        3.5.2 单元初应变
        3.5.3 调整温度法
        3.5.4 常用的索力施加方法综述
        3.5.5 影响矩阵法计算说明
    3.6 计算示例
        3.6.1 单索梁计算说明
        3.6.2 ANSYS单索梁算例
        3.6.3 双索梁计算说明
        3.6.4 ANSYS双索梁算例
    3.7 本章小结
第4章 实体斜拉桥安全评价
    4.0 引言
    4.1 斜拉桥有限元计算中几何非线性
        4.1.1 斜拉索的垂度效应
        4.1.2 大变形效应
        4.1.3 梁-柱的P-Δ效应
    4.2 工程概况
        4.2.1 桥跨布置总体信息
        4.2.2 主梁构造
        4.2.3 索塔构造
        4.2.4 斜拉索构造
        4.2.5 其他构造
    4.3 建立有限元模型
        4.3.1 主梁模型
        4.3.2 索塔模型
        4.3.3 拉索模型
        4.3.4 其它说明
    4.4 实体斜拉桥模型计算
        4.4.1 斜拉索编号说明
        4.4.2 单元初应变施加索力
        4.4.3 影响矩阵法施加索力
        4.4.4 结构静力分析
    4.5 实测索力下结构分析
        4.5.1 索力数据采集系统
        4.5.2 结构静力分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4044083