【摘要】對斜拉橋結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行衡量的最為關(guān)鍵的一個標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)營期間斜拉橋斜拉索的安全性。出于對斜拉索鋼絲與高強(qiáng)拉絲不均勻性之間相互影響的考慮，本文立足于可靠度觀點(diǎn)對橋梁運(yùn)營條件下斜拉索安全系數(shù)的變化進(jìn)行了分析，然后以此為基礎(chǔ)對分析大跨度斜拉橋拉索安全性的有效對策進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；拉索；安全系數(shù)

對斜拉橋結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行衡量的重要指標(biāo)就是運(yùn)營期間斜拉橋斜拉索的安全性，由于鋼絲本身的疲勞和銹蝕而導(dǎo)致斷裂，這一現(xiàn)象是導(dǎo)致斜拉索受到破壞的關(guān)鍵原因，斜拉橋在使用期間的失效事故大部分都是由拉索失效引發(fā)的。本文以某大橋斜拉索工程為例，對大跨度斜拉橋拉索安全性的分析方法進(jìn)行了分析。

1.大跨度斜拉橋拉索強(qiáng)度模型分析

大跨度屋蓋中的索承體系、吊橋的吊索、懸索橋的吊索和主纜、斜拉橋的斜拉索等在對靜荷載和動荷載進(jìn)行承受的時候都采用了纜索。通常在設(shè)計階段將組成索的鋼絲公稱破斷力加起來作為鋼索公稱破斷索力。但是因為在結(jié)構(gòu)評估階段需要對拉索承載力進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，并且要對在增長的荷載作用下鋼索出現(xiàn)的失效過程的復(fù)雜性進(jìn)行考慮，對鋼絲在承受荷載和變形的時候出現(xiàn)的索內(nèi)斷絲、腐蝕、交互效應(yīng)等情況的綜合影響進(jìn)行考慮[1]。

2.采用Monte Carlo法對拉索強(qiáng)度進(jìn)行估算

首先，鋼絲樣本本構(gòu)之間的關(guān)系：因為受到了試驗設(shè)備條件的影響，一般從鋼絲樣本的室內(nèi)拉伸試驗中對拉索的強(qiáng)度進(jìn)行研究。在工程施工后期，分別選取其上游兩個拉索中的長鋼絲實(shí)施靜力試驗。本文以試驗結(jié)果為根據(jù)，選擇兩階段模型對拉索鋼絲的本構(gòu)特性進(jìn)行模擬，采用線性對第一階段進(jìn)行表示；采用簡化成線性的方式對樣本非線性后屈服特性進(jìn)行表示。盡可能少的控制點(diǎn)、計算更加方便、簡單是簡化鋼絲將本本構(gòu)關(guān)系時必須遵守的原則。通過對E、εe、εu、σu等四個隨機(jī)變量的利用，以試驗結(jié)果為根據(jù)對隨機(jī)變量的統(tǒng)計分布參數(shù)進(jìn)行確定，其中統(tǒng)一量均值和試驗均值之比就是均值系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)差與均值之比就是變異系數(shù)[2]。統(tǒng)一的統(tǒng)計分布式所有變量的服從對象。在本次研究中選擇對數(shù)正態(tài)分布和正態(tài)分布，并未對隨機(jī)變量之間的相關(guān)性等進(jìn)行考慮，各個變量之間假設(shè)具有相互獨(dú)立性。下表1為隨機(jī)變量的統(tǒng)計分布。

其次，鋼絲本構(gòu)關(guān)系：采用簡化模擬的方式將一根鋼絲模擬成一個串聯(lián)系統(tǒng)，這個串聯(lián)系統(tǒng)是由m段鋼絲試樣共同組成的，那么該鋼絲的強(qiáng)度也就是其中最弱節(jié)段的強(qiáng)度。采用L和L0來表示鋼絲的長度和節(jié)段長度。這時候如果將拉力施加在鋼絲端部，就會有不同的應(yīng)變出現(xiàn)于不同的節(jié)段。在這種情況下，這個問題就變成了串聯(lián)問題。

最后，拉索模型強(qiáng)度：可以采用鋼絲串聯(lián)模型對平行鋼絲束拉索的強(qiáng)度進(jìn)行模擬，在斜拉索中不需要對斷裂后鋼絲的摩擦效應(yīng)進(jìn)行考慮，認(rèn)為一旦某根鋼絲出現(xiàn)斷裂的情況就會在承載中退出去。在鋼索平均強(qiáng)度不斷減小的同時，其同時也具有越來越小的強(qiáng)度變異系數(shù)，特別是一些中等數(shù)量鋼絲的拉索中這個定值就是其平均強(qiáng)度。而這個效應(yīng)就是所謂的Daniel效應(yīng)，在該大橋拉索中鋼絲數(shù)位109—301，因此必須考慮Daniel效應(yīng)的影響。

3.分析拉索的安全性

3.1被活載引起的最大索力

在非線性幾何分析大跨度斜拉橋時，分析的初態(tài)應(yīng)該為恒載狀態(tài)，分析活載的內(nèi)力。如果斜拉橋的跨度不大于600米，可以使用線性撓度來對其進(jìn)行分析。在初始狀態(tài)下，可以對索力的影響線進(jìn)行直接計算，通過一次性加載，將最不利的加載位置分析出來。

首先，通過非線性專用和橋梁線性，并使用系統(tǒng)BAP活載分析程序，能夠?qū)⑿崩鞯乃髁τ绊懢€分析并計算出來[3]。

其次，按照最不利的位置來對索力影響線進(jìn)行布置。

最后對其影響線進(jìn)行加載，能夠?qū)⒉煌钶d形式得到的最大活載索力增量求出來。

3.2分析恒載索力

通過優(yōu)化方法能夠得出設(shè)計階段拉索的恒載索力。但是實(shí)際施工中計算理論的簡化以及其他因素都會對索力產(chǎn)生直接的影響。在完成施工之后，為了得到成橋索力還要對其進(jìn)行調(diào)索。在橋梁的運(yùn)營過程中，橋梁結(jié)構(gòu)會受到各種因素的影響而出現(xiàn)局部或者整體損傷，例如溫度影響、環(huán)境侵蝕、荷載作用等等。

3.3分析安全性

按照一定的方法可以求出拉索95%強(qiáng)度保證值的安全系數(shù)?；钶d在不同的檢測期會有所差別，從而影響安全系數(shù)，但是變化值較小。因此在進(jìn)行拉索安全系數(shù)計算時只需考慮斷絲概率的演化公式，不必考慮活載的影響。

4.結(jié)語

本文認(rèn)為以鋼絲樣本實(shí)驗結(jié)果為根據(jù)，能夠?qū)π崩鞯膹?qiáng)度特性進(jìn)行模擬，如果鋼絲數(shù)量少于500，還要考慮到Daniel效率。在對斜拉橋?qū)鬟M(jìn)行安全評估時要考慮到斷絲概率的線性增長。本文的結(jié)果可以被應(yīng)用于評定斜拉索的安全性，并與斜拉橋運(yùn)營期間的索力檢測相結(jié)合，作為拉索維護(hù)和進(jìn)一步損傷檢測的重要參考。

參考文獻(xiàn)

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