拉索损伤对斜拉桥安全性能的影响研究.pdf

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1、昌桥梁工程BrldgeEngineering张成龙(中铁十八局四公司，天津300350)摘要：以银滩黄河大桥为工程背景，研究不同位置的单索发生不同程度的索力失效、多处拉索发生索力失效等情况对斜拉桥结构安全性能的影响，对于掌握斜拉桥在正常行车情况的力学特性，保证斜拉桥在运营过程中的安全可靠性具有极其重要的意义。关键词：斜拉桥；拉索；损伤；安全性能中图分类号：U448．27文献标志码：B文章编号：1009—7767(2016)02—0048—05ImpairedCableInfluenceontheS

2、afetyPerformanceofCableStayedBridgeZhangChenglong斜拉桥以其较大的跨越能力和良好的受力性能而被国内外桥梁界所关注。截止到目前，我国已建成的跨径大于200m的各类型斜拉桥共50余座。跨径大于400nl的斜拉桥也有近20座。斜拉桥投入运营后，由于受各种随机因素的影响，拉索储存的预应力会产生逐级失效的现象。因此研究不同位置的单索发生不同程度的索力损伤、多处拉索发生索力损伤等情况对斜拉桥结构安全性能的影响，对于掌握斜拉桥在正常行车情况下的力学特性，保证斜拉桥

3、在运营过程中的安全可靠性具有极其重要的意义⋯。1工程概况兰州市银滩黄河大桥全长963．48m。由东引桥、主桥、西引桥3部分构成，共有30个墩台。主桥为2x133m单塔双索面斜拉桥，索塔为倒H型钢筋混凝土结构，塔高79m。主梁采用漂浮体系，通过124根斜拉索与索塔相连。桥面总宽25．5m，其中车行道20．5m，两侧人行道各2．5m。两端引桥40m跨径采用预应力混凝土组合箱梁，每跨由8片箱梁组成；20m跨径采用预应力混凝土空心板梁．每跨由18片空心板梁拼装而成，预应力线材均采用015．24mm钢铰线。

4、银滩黄河大桥总体布置图见图1。2拉索损伤对斜拉桥结构力学特性的影响研究2．1拉索损伤对斜拉桥静力性能的影响拉索损伤采用弹性模量折减方法进行模拟，通过48辛荭笈术2016No．2(Mar．)V01．34图l银滩黄河大桥总体布置图大量拉索损伤的工况组合模拟索力逐级失效情况。分析研究拉索损伤对主梁线形、全部拉索的索力重分布、主梁内力的影响[21．从而得到拉索损伤后斜拉桥静力性能的变化规律。1)主梁线形【3】假设位于跨中桥墩一侧沿桥纵向中心线对称的1对拉索破断，不同位置拉索对称破断对主梁线形的影响见图2、

5、3。由图2可以看出．在加载情况下：①跨中一侧s4破断对主梁线形影响很大，跨中挠度及对侧反拱明显增大。②跨中一侧so和s8破断对主梁线形影响次之，内侧S4破断对主梁线形影响相较于S12明显。0．040．00暑--0．04蟪g．0．08觥4■_0．12_0．16-0．20；／彳=念．；『巡溺砀螃：邕r7一120一100—80—60—加一20020406080100120坐标，m飘2拉索对称破断加载主梁位移图：：S无12破断：s0S14：s4S15一s8，，，9—、。+／＼Ijj么之■—、、＼．廷一‘翻

6、3拉索对称破断空载主梁位移图550500450400日350曼300慧250拍200150100500桥梁工程器BridgeEngineedng③其他各对拉索破断对主梁整体线形的影响较小，只在自身锚固于主梁位置附近影响较大。由于拉索的失效，主梁失去在相应位置处的弹性支承，在自身结构自重的作用下。相应位置附近出现下挠。由图3可以看出，在空载情况下：(辨和S8破断，主梁内侧破断区域下挠明显。②S12、S14和S15破断区域出现上拱，主塔另一侧出现下拱，上下拱幅度由大到小依次为S15>S14>S12。其

7、变形情况与加载情况下区别较大。③SO上、下游破断，除在N3到S3区域对主梁线形有影响外，其他区域线形几乎一致。2)索力重分布假设S8上游侧拉索发生损伤．模拟其破断后其他拉索索力的变化情况，见图4。由图4可以看出：①S8破断后，索力变化主要集中在上游侧。②空载情况下，索力集中在上游S1～S15进行重司4S8上游侧破断后各拉索索力变化(空载分布，下游无较大变化。现在以最J'l-倾015号索为例。研究其上游侧单根破断、1对拉索同时破断、沿主跨跨中对称的2对拉索同时破断3种情况下的索力分布情况，见图5、6

8、。由图5、6可以看出：0)S15单根破断．最大索力变幅主要集中在S4～S14：对N13～N15也产生了一定影响．索力变幅在5％左右。(驺15上下游破断，索力变幅呈现以。号索为中心的反对称分布，且从外侧到里侧索力增幅逐步减小。最大增幅达到22．16％。③S15、N15破断与S15单根破断相比，S14索力变小，$8～S13索力逐步变小，N8～N14索力逐步增大。3)主梁应力【41假设位于主梁中心线上游的拉索分别发生破断．观察主梁截面应力变化情况，见图7、8。由图7、8可以看出：①单索破