基于首超破坏机制的大跨斜拉桥抖振动力可靠性分析.pdf

第 卷 第 期 应 用 力 学 学 报 ! # $%’! (%’# 年 月 !))* + !#$%%’()*$+,(-+..,#%/0%!+$#! ,-’!))* . !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） )))/*+#+!))*)#/))0#/)0 基于首超破坏机制的大跨斜拉桥抖振动力可靠性分析 ! 刘 高 林家浩 王秀伟 ! （大连理工大学 大连 ） （石家庄铁道学院 石家庄 ） 1)!* )0))*# 摘要：分别采用泊松分布和马尔可夫过程，给出了在一次强风作用下以及在设计基准期内桥梁结构 某一特定截面或节点的抖振动力可靠性分析方法。然后，考虑斜拉桥的结构特点及其承受风荷载 的具体情况，确定了以斜拉桥的主梁系统为研究对象的结构体系抖振动力可靠性分析模型。在此 基础上，采用串联失效模式，建立了斜拉桥主梁系统抖振动力可靠性分析过程。本文采用有限元法 分析结构的空气静力响应。为了快速、准确地计算结构的抖振响应，考虑气弹力与抖振力的联合作 用以及多模态耦合效应，采用有限元法和虚拟激励法相结合分析结构的抖振响应。最后，以某大跨 斜拉桥为工程背景，对其主梁系统进行了基于刚度要求的抖振动力可靠性分析。 关键词：大跨度；斜拉桥；抖振；动力可靠性；有限元法；虚拟激励法 中图分类号： 文献标识码： 2**3# 4 的空气静力响应。基于有限元法和虚拟激励 ［，］ 引 言 法01 ，考虑气弹力与抖振力的联合作用以及多模 态耦合效应，分析结构的抖振响应。在此基础上，以 结构动力可靠性分析是计算结构在随机激励作 某大跨斜拉桥为工程背景，对其主梁进行了基于刚 用下在给定时间内不发生破坏的概率，以便用于结 度要求的抖振动力可靠性分析。 构设计和定量评价结构的安全度。目前，各类结构 的抗风、抗震设计均向动力可靠性分析的方向发展。 ! 抖振动力可靠性分析理论 桥梁抖振是结构在脉动风作用下产生的随机振动现 象，它可引起构件的较大变形和应力以及构件的疲 目前，结构动力可靠性主要研究两种破坏机制： 劳，同时会引起人感不适和行车安全。因此，抖振可 首次超越破坏机制和疲劳破坏机制。其中首次超越 靠性分析已成为大跨桥梁抗风设计中一项重要课 破坏机制较为简单、实用，在工程中应用也较为广 ［，，，］ 题。目前，大跨桥梁抖振动力可靠性正逐步引起有 泛!#*5 。首次超越破坏机制定义为：若结构的响 ［ ］ 关学者的关注!# 。 应首次超越临界值或安全界限，则假定结构已经破