大跨度管桥变形计算与安全测试

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大跨度悬索管桥是油气长输管道的咽喉工程,其安危关系到整条油气管道的安全运行。大跨度悬索管桥本身具有大柔性、大跨度、低阻尼、自重轻的特点,且工况复杂;在服役过程中,季节性变化的温度、风载及管线维护作业等易引起大跨度悬索管桥复杂变形,然而目前尚无成熟、系统、专门的方法对大跨度管桥进行安全测试评价。本文以陕京一线黄河悬索管桥为研宄对象,结合国内外的相关技术标准,借助有限元软件,把有限元数值计算与工程现场振动和应变测试相结合,建立基于层次分析法的管桥安全状态评估方法。就陕京一线黄河悬索管桥,建立了高精度的有限元模型。在有限元模型的基础上,分别进行了管桥在重力、清管、极限风载以及温度载荷等工况下的有限元仿真计算,获得了管桥在各种工况下的响应规律,提出了极限风载荷和温度载荷共同作用是管桥面临的最危险工况组合。依据极限风载荷和温度载荷作用下的有限元模型计算结果,设计了现场测试实施方案,明确了测点的数量和位置,并给出了测试点的阈值范围。在管桥现场布置了三向振动传感器和光纤应变传感器,进行了累计三天的测试,分别就振动和应变测试结果进行了综合分析;根据层次分析法建立了该管桥层次结构,获得了各层次判断矩阵,按照AHP权重和法计算了各判断矩阵对应的权重向量,最终建立了各测点响应与管桥安全状态的联系,实现了该管桥整体安全状态的综合评估。本文的计算和测试为类似悬索管桥的安全测试评价提供了一种有益的参考。
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