随着设计理论和施工技术的发展,以及高强度材料的应用,桥梁结构正向大跨度、轻柔化的方向发展。由于具有跨越能力大、结构轻型美观的优点,悬索桥已成为特大跨度桥梁的首选桥型。 桥梁结构在长期使用的过程中难免会发生各种各样的损伤,必然导致桥梁承载能力和耐久性的降低,甚至影响到运营的安全。世界上发生的几起桥梁倒塌和报废事故,使人们逐渐认识到桥梁健康诊断的重要性和迫切性。为保证大跨度桥梁结构的安全性和耐久性,需要在施工及运营阶段对桥梁进行监测。大型工程结构的健康监测与诊断的研究已经成为国内外学术界、工程界研究的新热点。在众多的研究中,对桥梁结构,特别是悬索桥,采用整体试验模型进行的健康诊断试验研究还很少。 本文通过对收集到的国内外大跨度悬索桥的设计资料进行统计分析,以构想中的1座跨度达1000m的悬索桥为研究对象,对和虚拟原桥比例为1:100的悬索桥模型进行了静载试验和损伤模拟试验。借助该试验模型,同时辅助于有限元数值模型,首先分析了悬索桥模型的静动力特性,然后对悬索桥结构的可能的损伤情况(包括异常状态)进行了模拟,观测和记录了结构的主要静动态响应,基于试验、理论和数值分析探讨了悬索桥结构的主要静动态响应的变化规律和灵敏度特性。通过试验研究和有限元计算得出以下主要结论: (1) 加劲梁的挠度对悬索桥主缆的损伤反应很敏感,对结构的局部损伤反应甚微; (2) 应力应变对结构的局部损伤反应比较敏感; (3) 桥塔两侧和锚固处的主缆拉力对主缆的损伤灵敏程度较高,尤其是锚固处,应作为重点关注的部位: (4) 主缆的损伤对全桥结构构形和索力分布均造成影响,而吊索的损伤发引起自身附近区域的主缆和吊索索力的变化; (5) 结构的固有频率可以察觉损伤,但不能确定损伤的部位和损伤程度。