基于地区温度实测数据的大跨度钢箱梁悬索桥的温致效应研究

基于地区的温度实测数据,采用4种常用的概率分布模型对桥址区不同季节日温度极值分布进行拟合,通过5项拟合指标评价各概率分布模型的拟合优劣,并选取最优概率分布模型。基于最优概率分布模型,进一步推算出桥址区重现期分别为20、50、100 a的温度极大值和极小值。采用ANSYS有限元软件建立某大跨度钢箱梁悬索桥有限元模型,并研究考虑极端温度下不同构件升降温对桥梁自振频率和位移的影响。进一步研究中央扣、竖向支座和伸缩缝等约束体系对桥梁温致效应的影响。结果表明:全桥自振频率除加劲梁一阶对称横弯频率外,其余的频率与全桥的温度呈负相关;悬索桥的桥塔和加劲梁分别升、降温25℃时,桥梁各阶自振频率变化量都在5%以内;悬索桥主缆降温12℃时,导致加劲梁反对称竖向振动频率的显著增加,约为12%。此外,加劲梁纵向竖向位移响应及桥塔竖向和纵桥向位移响应与桥梁温度变化的呈线性相关性,且加劲梁的纵向位移受加劲梁的温度变化影响最大,建水测和元阳侧纵向位移变化率分别为4.7、3.3 mm/℃。加劲梁梁端竖向位移和转角主要受到主缆温度变化的影响。竖向支座和伸缩缝纵向限位装置对桥梁的温致位移响应影响可忽略不计,但中央扣会使桥梁跨中处短吊杆的内力发生突变。

千米级斜拉桥钢箱梁实测温度及温致位移效应分析

大跨度斜拉桥温度变化显著影响斜拉桥的位移状态和力学性能。以某座主跨1 088 m的千米级大桥为研究对象,基于结构健康监测系统获取的2019年全年钢箱梁温度和位移监测数据,开展温度与位移响应的相关性分析,研究复杂环境耦合条件下的温致位移效应。研究结果表明,钢箱梁温度场存在明显的高度方向上的温度梯度和延时性;背景斜拉桥南、北桥塔位移主要受温度控制,温度升高时北塔北向运动,南塔南向运动;主梁温度对跨中竖向位移的影响很小,年温度变化范围下温致跨中竖向位移变化幅值约为0.05 m,相较于交通荷载导致的跨中竖向位移效应1.5 m,可忽略不计。

混凝土斜拉桥施工及运营阶段的非线性影响分析

以武汉市江汉四桥(主跨232m的独塔双索面预应力混凝土斜拉桥)为例,对混凝土斜拉桥在施工阶段和使用阶段由荷载及温度作用所导致的结构反应进行了现场检测,对结构中的几何非线性影响进行了比较详尽的分析。结果表明:合拢前由施工荷载所导致主梁位移中的非线性影响最大可达18.8%,索力中的非线性影响最大可达18.3%,由温度作用所导致主梁位移中的非线性影响最大可达14.5%,索力中的非线性影响最大可达16.3%;合拢后由桥面二期恒载所导致主梁位移中的非线性影响最大可达14.1%,索力中的非线性影响最大可达15.3%;成桥后由汽车活载所导致主梁位移中的非线性影响最大可达12%,索力中的非线性影响最大可达9.5%。同时与实测值比较可以看出非线性结果更能反映结构的实际受力状态。