斜靠式拱桥吊杆损伤对桥梁稳定性的影响分析

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吊杆是中下承式拱桥的重要构件之一,其尺寸小,对疲劳腐蚀等因素比较敏感,它的安全与否,关系到桥梁的使用寿命及安全。近年来,由于吊杆损伤引起的拱桥垮塌事故时有发生。泰兴大桥—斜靠式拱桥已服役6年,其吊杆服役寿命已过了一半,展开对拱桥吊杆损伤后拱桥的稳定性研究,就显得非常有必要。本文首先阐述了系杆拱桥的起源和发展,重点介绍了斜靠式系杆拱桥的发展现状,然后分析了拱桥吊杆的破损原因及机理。以泰兴大桥为工程背景研究了斜靠式系杆拱桥在恒载、恒载+活载两种荷载工况下的静力性能及变形特征,包括主拱肋在竖向荷载作用下的内力分配,主系梁在预应力、吊杆张拉力以及恒载作用下的内力行为以及吊杆的应力值和应力幅值。然后建立桥梁空间有限元模型进行分析,得出该桥的第一阶稳定系数在8.147~8.553之间,整体稳定性良好,满足一般拱桥稳定系数大于4~5的要求。该桥前十阶失稳模态均为内外组合主拱肋的面外扭转失稳,说明该桥主拱肋的面外刚度相对面内刚度较小;吊杆损伤引起其余吊杆的静力重分配,一旦某根吊杆推出工作,其余吊杆将分担其张力,其相邻两吊杆张力增加最大。吊杆损伤对桥梁整体稳定性影响不大,但是1/4跨处吊杆损伤对于桥梁的整体稳定性影响要比其余吊杆损伤引起桥梁的稳定性影响大,需加强对4#、5#和8#等吊杆的监测。
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