基于自适应模型的在役斜拉桥时变力学性能追踪

由于结构复杂、影响因素众多,斜拉桥初始有限元模型不能准确反映实际结构,且服役阶段斜拉桥力学性能持续退化。因此,建立反映斜拉桥真实状态的数值模型是追踪其时变力学性能的关键。故该研究提出基于自适应模型的在役斜拉桥时变力学性能追踪方法。首先根据成桥时拉索实测索力,采用多目标优化法修正斜拉桥成桥时有限元模型。基于修正后的成桥有限元模型,考虑服役阶段混凝土收缩、徐变和环境温度效应,采用有限元逐步分析法数值追踪在役斜拉桥时变力学性能。利用所提出的方法数值评估海河大桥服役1年和2年后时变力学性能,并对该桥实际力学性能进行周期性现场检测。研究结果表明,服役1年和2年后,全桥索力数值结果与现场检测值的相对差异始终保持在±10%之内,主梁挠度数值结果和实测值最大差异分别为-0.025 m和-0.013 m。因此,斜拉桥自适应模型能够有效地追踪在役斜拉桥时变力学性能。在服役阶段,该混合梁斜拉桥主跨主梁挠度逐渐增大,边跨主梁挠度变化很小。

锈蚀断丝对拉索力学性能影响的数值研究

钢丝锈蚀、断裂损伤是影响拉索力学性能的主要因素.首先,建立了钢丝径向、索长方向锈蚀损伤分布模型;然后,基于锈蚀钢丝断口形态,分析锈蚀及荷载联合作用下钢丝断裂规律,建立了基于应力强度因子的锈蚀钢丝断裂准则;最后,考虑钢丝间摩擦作用,采用有限元法对拉索钢丝锈蚀、断裂过程进行模拟,研究了拉索中钢丝逐层锈蚀断裂对拉索力学性能的影响.结果表明:拉索钢丝锈蚀断裂后,钢丝应力重分布,断丝对拉索钢丝应力的影响沿截面径向逐渐减小,紧邻断丝层的锈蚀钢丝应力增幅最大,最内层钢丝应力增幅最小;由于钢丝间摩擦作用,断丝应力在恢复长度内呈对数形式恢复且基本同步;恢复长度随断丝百分比增大而增大,与断丝百分比呈二次抛物线关系,并将收敛于3. 3m;拉索索力损失率随断丝百分比增大而增大,拉索少量钢丝的锈蚀断裂对索力影响较小,当拉索锈蚀断丝百分比小于10%时,引起的索力损失率小于4%.