钢栈桥的健康检测与安全性评价

• 作 者: 李沙沙
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: ANSYS 有限元模型 静动力特性 耦合振动 稳定性

目前国内外研究的铁路钢桥主要是用于连接两陆地,承受火车荷载。大连港甘井子码头栈桥处于海洋环境下,至今已运营了70多年,在正常作业时重载火车连续不停地加载,偏载情况较严重。目前国内外对这种处于特殊环境下有特殊作用的钢桥的研究基本上很少,业内人士业对这种桥梁的安全性评价方法、结构维护、稳定性分析等问题也没有做过多的研究。因此,对这种桥进行相关的安全评定,得出一种适合此类桥梁的评定方法是十分必要的。 本文首先介绍了甘井子码头栈桥现场检测的情况,包括动静力检测的仪器和方式,给出了上部钢结构和下部混凝土结构的检测结论,定性地分析了码头栈桥目前的工作状态并预测了其使用寿命。 然后根据设计图纸,用ANSYS建立了三种不同结构形式的有限元空间模型,分析其动力特性,并将其与检测相比对,对结构的性能有了初步的认识,栈桥结构整体刚度较大,自振周期较短,振动形式较复杂。 之后建立整体桥跨的有限元模型,在考虑不同加载方式不同工况的情况下,对其进行静力特性分析,并与静力检测结果相比较得出,结构在正常作业时,控制点的最大变形和控制截面的最大应力均未超过允许值。 接着分析了车桥系统的耦合振动,分别计算了四种车速(低速)下三种不同结构形式的动力响应,并给出了关键点的位移时程曲线。将不同车速下得到的结果相比较可以看出,当车速有差异时,结构的动力响应相差不是很大。 随后,又将空间刚架简化成无侧移的平面刚架,利用经典力学的方法求解了其屈曲临界荷载,并利用了ANSYS特征值屈曲稳定分析进行验证,判定了结构的稳定性。 最后,综合结构静动力特性、耦合振动分析和稳定性分析的计算结果,认为栈桥是安全的,结构尚有一定的强度储备。