缆索承重桥梁地震破坏机制的数值模拟方法研究中文摘要

在一般动力学、材料力学、一般有限元理论、构件试验的基础上，充分结合超大跨度缆索承重桥梁的特点，在满足工程精度要求的前提下，研究在强地震动场作用下超大跨度缆索承重桥梁地震破坏机制、地震破坏过程精细化数值模拟的可靠和高效的理论和方法，并研制相应的核心计算软件模块，为超大跨度缆索承重桥梁的抗震安全分析、抗震安全技术与措施的研究、建立相应的抗震设计准则提供有力的实用工具。重点解决的关键科学问题：（1）超大跨度缆索承重桥梁的关键连接构件的力学模型和参数的确定方法，建立专用的有限单元；（2）研究钢护筒与桩组合构件的力学模型和超大规模桥梁基础与土地震相互作用的集成非线性力学模型；（3）建立稳定、高效的钢筋混凝土非线性半弥散单元的力学模型和插值函数（3）提出或改进超大跨度缆索承重桥梁抗震振动阻尼模型及参数的确定方法；（4）在强地震动场作用下，桥梁结构的动力学方程的表达形式与可靠、高效的数值求解算法。 2100433B

本书共7章，首先，系统总结了多塔缆索承重桥梁的技术演变；其次，通过对多塔斜拉桥、多塔悬索桥结构体系与力学行为的研究，阐述了多塔缆索承重桥梁的特殊性和设计的关键技术；*后，分别介绍了多塔斜拉桥和多塔悬索桥的工程实践。本书是系统研究多塔缆索承重桥梁的著作，理论推导逻辑严密，析理细致，文笔流畅，可读性强，极具参考性和启发性。

针对缆索承重桥梁发展中缆索损伤识别及其可靠性评估研究不足的问题，采用理论分析、数值计算、试验研究和实际工程应用相结合的研究方法，利用先进的无线传感技术建立桥梁状态监测系统，实现数据自动化采集、远距离传输和智能化处理，逐步建立可用于缆索损伤识别及桥梁结构可靠度分析所需参数的数据库；提出基于kriging模型的缆索损伤识别方法，准确识别缆索损伤位置及损伤程度；提出新颖的改进响应面法计算评估损伤缆索的可靠度，通过敏感性分析以掌握参数对缆索损伤的影响；最后基于随机有限元法建立缆索损伤后全桥体系可靠度研究方法，评估缆索损伤后对桥梁承载力的影响及全桥的安全可靠性，提出切实可行的维修加固方案，确保桥梁继续安全运营。项目成果可为缆索承重桥梁及时调整或更换受损缆索提供依据，为桥梁可靠性评估提供依据，具有重要的理论意义和工程应用价值，且对于实现缆索寿命最大化、保证交通安全，也具有很高的经济效益和社会效益。

拉索损伤是缆索承重体系桥梁的典型病害之一。为了将声发射技术运用于桥梁缆索健康监测中，本课题拟研究声发射信号在桥梁缆索中的传播特性这一关键问题。首先，以声发射信号在单根钢丝中的传播为对象，以解析解验证有限元模拟方法，以此为基础建立声发射信号在多根钢丝中传播的精细化有限元模型；研究声发射信号的解耦方法，提出实用的波形特征分析方法；通过可以精准定量激励源的激光超声试验，验证声发射在桥梁缆索中传播的有限元模拟方法的准确性，并研究相关参数的影响；最后根据声发射信号在多根钢丝中传播的有限元模拟和激光超声试验结果，建立声发射信号在整根拉索中的传播模型。本课题的研究成果将为桥梁缆索声发射监测技术奠定理论基础，具有明确的工程应用价值。