基于健康监测的辽河大桥斜拉索索力的研究
Study on Cable Force of Cable Stayed Bridge of Liaohe Bridge Based on Hralth Monitoring
近些年,国内外大跨径斜拉桥建造的数量越来越多.斜拉桥是一种桥面体系受压、支撑体系受压的结构体系,斜拉桥比梁式桥具有更大的跨越能力,这使得其在设计和施工过程中存在比普通梁式桥更大的难度,故确定斜拉桥合理的施工状态对斜拉桥施工过程中的结构安全、主梁线型合理至关重要[1].因此,对于索力的设计是斜拉桥设计和施工过程中的关键问题.本文在基于辽河大桥的健康监测系统上,对斜拉桥的索力进行了深入研究,其研究内容包括:健康监测系统的构成和存在的问题;斜拉桥成桥索力的优化;钢箱梁温度场对斜拉桥索力的影响;斜拉索疲劳损伤分析与研究.主要内容如下:第一,介绍辽河大桥健康监测系统的构成,并列举了几个确定合理成桥索力的实用方法,为本文的数据分析以及Midas/Civil数据模拟提供工程背景.第二,提出了优化索力的一种综合方法,该方法是通过对目前现有的优化成桥索力的方法进行整合,利用每种优化方法的优点来对成桥索力进行优化.该方法可以通过对斜拉桥成桥索力进行多步骤、多目标的优化过程来对其进行优化,从而得到更加精细和符合成桥状态的合理成桥索力.第三,运用本文提到的综合法来对辽河大桥的成桥索力进行优化.经过运用该方法优化后的索力分布均匀,局部索力参差不齐以及主塔附近变化较大的情况得到了明显的改善,主梁恒载弯矩合理,受力情况合理,整体受力性能得到明显提高;主塔恒载作用下位移大大减小,对控制主塔的偏移起到了一定的作用.第四,通过运用健康监测系统对钢箱梁斜拉桥的温度场和索力进行监测,深入研究了辽河大桥钢箱梁在温度作用下所产生的温度效应对索力的影响情况.研究结果表明:温度变化与索力变化呈现出正比关系,并对温度场中的室外温度和索力进行同一时间段的曲线拟合,得到温度满足正弦函数,而索力每天的前6小时满足线性关系,后18小时满足高斯分布.通过比较夏季和冬季的索力差值,得到温度变化越大对索力影响越大的关系.最后,对斜拉索进行疲劳损伤分析,由数据分析可知,当风速增大时,风偏角相同的情况下,拉索的损伤也随之增大,反之,当风速减小的时候,拉索的损伤也随之减小.对辽河大桥的斜拉索疲劳损伤估计起到一定的作用.
- 作者：
- 于鹏
- 学位授予单位：
- 沈阳大学
- 专业名称：
- 建筑与土木工程(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 赵柏冬；张冠华
- 中图分类号：
- U448.27
- 关键词：
- 健康监测；成桥索力；温度场；疲劳损伤
- Health monitoring; cable tension; temperature field; fatigue damage;