纜索承重橋梁地震破壞機(jī)制的數(shù)值模擬方法研究

在一般動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、一般有限元理論、構(gòu)件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合超大跨度纜索承重橋梁的特點(diǎn)，在滿(mǎn)足工程精度要求的前提下，研究在強(qiáng)地震動(dòng)場(chǎng)作用下超大跨度纜索承重橋梁地震破壞機(jī)制、地震破壞過(guò)程精細(xì)化數(shù)值模擬的可靠和高效的理論和方法，并研制相應(yīng)的核心計(jì)算軟件模塊，為超大跨度纜索承重橋梁的抗震安全分析、抗震安全技術(shù)與措施的研究、建立相應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供有力的實(shí)用工具。重點(diǎn)解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：（1）超大跨度纜索承重橋梁的關(guān)鍵連接構(gòu)件的力學(xué)模型和參數(shù)的確定方法，建立專(zhuān)用的有限單元；（2）研究鋼護(hù)筒與樁組合構(gòu)件的力學(xué)模型和超大規(guī)模橋梁基礎(chǔ)與土地震相互作用的集成非線性力學(xué)模型；（3）建立穩(wěn)定、高效的鋼筋混凝土非線性半彌散單元的力學(xué)模型和插值函數(shù)（3）提出或改進(jìn)超大跨度纜索承重橋梁抗震振動(dòng)阻尼模型及參數(shù)的確定方法；（4）在強(qiáng)地震動(dòng)場(chǎng)作用下，橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程的表達(dá)形式與可靠、高效的數(shù)值求解算法。 2100433B

本書(shū)共7章，首先，系統(tǒng)總結(jié)了多塔纜索承重橋梁的技術(shù)演變；其次，通過(guò)對(duì)多塔斜拉橋、多塔懸索橋結(jié)構(gòu)體系與力學(xué)行為的研究，闡述了多塔纜索承重橋梁的特殊性和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)；*后，分別介紹了多塔斜拉橋和多塔懸索橋的工程實(shí)踐。本書(shū)是系統(tǒng)研究多塔纜索承重橋梁的著作，理論推導(dǎo)邏輯嚴(yán)密，析理細(xì)致，文筆流暢，可讀性強(qiáng)，極具參考性和啟發(fā)性。

針對(duì)纜索承重橋梁發(fā)展中纜索損傷識(shí)別及其可靠性評(píng)估研究不足的問(wèn)題，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、試驗(yàn)研究和實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合的研究方法，利用先進(jìn)的無(wú)線傳感技術(shù)建立橋梁狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、遠(yuǎn)距離傳輸和智能化處理，逐步建立可用于纜索損傷識(shí)別及橋梁結(jié)構(gòu)可靠度分析所需參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)；提出基于kriging模型的纜索損傷識(shí)別方法，準(zhǔn)確識(shí)別纜索損傷位置及損傷程度；提出新穎的改進(jìn)響應(yīng)面法計(jì)算評(píng)估損傷纜索的可靠度，通過(guò)敏感性分析以掌握參數(shù)對(duì)纜索損傷的影響；最后基于隨機(jī)有限元法建立纜索損傷后全橋體系可靠度研究方法，評(píng)估纜索損傷后對(duì)橋梁承載力的影響及全橋的安全可靠性，提出切實(shí)可行的維修加固方案，確保橋梁繼續(xù)安全運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目成果可為纜索承重橋梁及時(shí)調(diào)整或更換受損纜索提供依據(jù)，為橋梁可靠性評(píng)估提供依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值，且對(duì)于實(shí)現(xiàn)纜索壽命最大化、保證交通安全，也具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

拉索損傷是纜索承重體系橋梁的典型病害之一。為了將聲發(fā)射技術(shù)運(yùn)用于橋梁纜索健康監(jiān)測(cè)中，本課題擬研究聲發(fā)射信號(hào)在橋梁纜索中的傳播特性這一關(guān)鍵問(wèn)題。首先，以聲發(fā)射信號(hào)在單根鋼絲中的傳播為對(duì)象，以解析解驗(yàn)證有限元模擬方法，以此為基礎(chǔ)建立聲發(fā)射信號(hào)在多根鋼絲中傳播的精細(xì)化有限元模型；研究聲發(fā)射信號(hào)的解耦方法，提出實(shí)用的波形特征分析方法；通過(guò)可以精準(zhǔn)定量激勵(lì)源的激光超聲試驗(yàn)，驗(yàn)證聲發(fā)射在橋梁纜索中傳播的有限元模擬方法的準(zhǔn)確性，并研究相關(guān)參數(shù)的影響；最后根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)在多根鋼絲中傳播的有限元模擬和激光超聲試驗(yàn)結(jié)果，建立聲發(fā)射信號(hào)在整根拉索中的傳播模型。本課題的研究成果將為橋梁纜索聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)，具有明確的工程應(yīng)用價(jià)值。