本發(fā)明涉及橋梁健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

橋梁的建筑地域通常比較分散，橋梁的現(xiàn)場多為高空作業(yè)，橋梁的全面自身環(huán)境的健康監(jiān)測是橋梁安全行業(yè)的一大重要任務(wù)。

橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是集結(jié)構(gòu)監(jiān)測、系統(tǒng)辨識和結(jié)構(gòu)評估于一體的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測是橋梁結(jié)構(gòu)健康系統(tǒng)中的重要組成部分。大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測能夠?yàn)榇罂缍刃崩瓨虻木S護(hù)、維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。

目前，對于大跨度斜拉橋的內(nèi)力監(jiān)測很難考慮結(jié)構(gòu)在不同荷載情況下可能的真實(shí)破壞過程。大跨度斜拉橋設(shè)計(jì)極限狀態(tài)方法確定的是設(shè)計(jì)荷載水平下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形，但是，大跨度斜拉橋在設(shè)計(jì)時(shí)一般采用等強(qiáng)度設(shè)計(jì)理念，即受力大的構(gòu)件使用大的截面尺寸，而相對受力小的構(gòu)件使用小的截面尺寸，因而在大跨度斜拉橋設(shè)計(jì)極限狀態(tài)下，構(gòu)件的承載比往往比較均勻，無法完全確定極端狀況下結(jié)構(gòu)的薄弱構(gòu)件。特別是當(dāng)荷載水平超過設(shè)計(jì)荷載水平時(shí)，使得結(jié)構(gòu)達(dá)到真實(shí)破壞狀態(tài)時(shí)，就必須考慮結(jié)構(gòu)的真實(shí)極限狀態(tài)，確定極限承載狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)薄弱部位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法，模擬結(jié)構(gòu)真實(shí)的破壞過程，確定極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的高承載構(gòu)件，進(jìn)而確定監(jiān)測構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)大跨度斜拉橋精確的內(nèi)力監(jiān)測，并且為大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)提供定量化評價(jià)基準(zhǔn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、根據(jù)大跨度斜拉橋的設(shè)計(jì)圖，采用有限元軟件建立大跨度斜拉橋有限元模型；

步驟2、針對所述大跨度斜拉橋有限元模型進(jìn)行不同荷載組合作用下的極限承載能力分析，得到不同荷載組合作用下的大跨度斜拉橋極限狀態(tài)下構(gòu)件的受力情況；

步驟3、針對大跨度斜拉橋極限狀態(tài)下構(gòu)件的受力和構(gòu)件本身的極限承載能力，定義構(gòu)件極限承載比構(gòu)件極限承載比均勻度dlim和基準(zhǔn)極限承載比根據(jù)所述構(gòu)件極限承載比和基準(zhǔn)極限承載比給出高承載構(gòu)件和低承載構(gòu)件的判別準(zhǔn)則；

步驟4、對于大跨度斜拉橋的構(gòu)件進(jìn)行分組得到各構(gòu)件組，對于大跨度斜拉橋每一荷載組合作用下的每一構(gòu)件組進(jìn)行構(gòu)件極限承載比構(gòu)件極限承載比均勻度dlim和基準(zhǔn)極限承載比的計(jì)算，按照所述判別準(zhǔn)則確定每一荷載組合作用下每一構(gòu)件組中的高承載構(gòu)件；

步驟5、針對由步驟4確定的高承載構(gòu)件確定監(jiān)測構(gòu)件，進(jìn)而根據(jù)監(jiān)測構(gòu)件的位置確定大跨度斜拉橋的內(nèi)力監(jiān)測構(gòu)件。

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：步驟2中所述極限承載能力分析，是在考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性和材料非線性的同時(shí)，不斷增加外荷載直至大跨度斜拉橋達(dá)到極限承載能力狀態(tài)。

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：步驟2中所述不同荷載組合包括：恒載與n×全橋汽車荷載、恒載與n×主跨汽車荷載、恒載與n×邊跨汽車荷載、恒載與n×單幅汽車荷載、恒載與全橋汽車荷載與n×順風(fēng)荷載、恒載與全橋汽車荷載與n×橫風(fēng)荷載、n×縱向地震波作用、以及n×橫向地震波作用的各種組合，n為荷載放大系數(shù)，所述恒載、全橋汽車荷載、主跨汽車荷載、邊跨汽車荷載以及單幅汽車荷載根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtgd60-2015)》取值，所述順風(fēng)荷載和橫風(fēng)荷載根據(jù)《公路橋涵抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtgd60-01-2004)》取值。

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：所述構(gòu)件極限承載比由式(1)獲得：

中的上標(biāo)e表示構(gòu)件編號，下標(biāo)lim表示結(jié)構(gòu)達(dá)到極限承載狀態(tài)；qlim和qp分別表示結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)構(gòu)件e的截面內(nèi)力和截面強(qiáng)度；

所述構(gòu)件極限承載比均勻度dlim由式(2)獲得：

構(gòu)件極限承載比均勻度dlim的動態(tài)取值范圍為(0，1]；為結(jié)構(gòu)中構(gòu)件極限承載比的均值，和分別表示結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)各構(gòu)件極限承載比中的最大值和最小值。

所述基準(zhǔn)極限承載比由式(3)獲得：

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：所述高承載構(gòu)件和低承載構(gòu)件的判別準(zhǔn)則是，若構(gòu)件極限承載比高于基準(zhǔn)極限承載比則構(gòu)件為高承載構(gòu)件，反之，則構(gòu)件為低承載構(gòu)件；若構(gòu)件極限承載比為1，表明該構(gòu)件已經(jīng)發(fā)生破壞，屬于已破壞高承載構(gòu)件。

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：將所述已破壞高承載構(gòu)件確定為監(jiān)測構(gòu)件；對于未發(fā)生破壞的高承載構(gòu)件，將其中構(gòu)件極限承載比最大的構(gòu)件確定為監(jiān)測構(gòu)件。

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：對于大跨度斜拉橋的構(gòu)件進(jìn)行分組形成的構(gòu)件組包括：斜拉索構(gòu)件組、主梁構(gòu)件組和主塔構(gòu)件組。

本發(fā)明基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)也在于：在所述限元模型中，將有限元模型中的每一個(gè)單元假設(shè)為一個(gè)構(gòu)件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明以構(gòu)件極限承載比、極限承載比均勻度和基準(zhǔn)極限承載比為結(jié)構(gòu)承載定量化特征參數(shù)，找出不同荷載組合作用下大跨度斜拉橋的高承載構(gòu)件，進(jìn)而進(jìn)行大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大跨度斜拉橋精確的內(nèi)力監(jiān)測，并且能夠?yàn)榇罂缍刃崩瓨騼?nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)提供定量化評價(jià)基準(zhǔn)。

2、本發(fā)明所選取的監(jiān)測構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的真實(shí)破壞過程一致，可以減少低承載構(gòu)件的監(jiān)測，從而顯著的降低監(jiān)測費(fèi)用。

3、本發(fā)明方法設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)方便。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的流程圖；

圖2a至圖2h分別為工況一至工況八全橋1/2跨斜拉索應(yīng)力圖；

圖3a為工況一至工況四主梁應(yīng)力圖，圖3b為工況五至工況八主梁應(yīng)力圖；

圖4a為工況一至工況四主塔應(yīng)力圖，圖4b為工況五至工況八主塔應(yīng)力圖；

圖5a為斜拉索索力監(jiān)測位置立面布置圖；

圖5b為斜拉索索力監(jiān)測位置平面布置圖；

圖6a為主梁應(yīng)力監(jiān)測位置立面布置圖；

圖6b為主梁應(yīng)力監(jiān)測位置平面布置圖；

圖7為主塔應(yīng)力監(jiān)測位置布置圖。

圖中標(biāo)號：n為內(nèi)側(cè)索面，w為外側(cè)索面，1為工況一，2為工況二，3為工況三，4為工況四，5為工況五，6為工況六，7為工況七，8為工況八。

具體實(shí)施方式

參見圖1，本實(shí)施例中基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、根據(jù)大跨度斜拉橋的設(shè)計(jì)圖，采用有限元軟件建立大跨度斜拉橋有限元模型。

步驟2、針對大跨度斜拉橋有限元模型進(jìn)行不同荷載組合作用下的極限承載能力分析，得到不同荷載組合作用下的大跨度斜拉橋極限狀態(tài)下構(gòu)件的受力情況。

步驟3、針對大跨度斜拉橋極限狀態(tài)下構(gòu)件的受力和構(gòu)件本身的極限承載能力，定義構(gòu)件極限承載比構(gòu)件極限承載比均勻度dlim和基準(zhǔn)極限承載比根據(jù)構(gòu)件極限承載比和基準(zhǔn)極限承載比給出高承載構(gòu)件和低承載構(gòu)件的判別準(zhǔn)則。

步驟4、對于大跨度斜拉橋的構(gòu)件進(jìn)行分組得到各構(gòu)件組，對于大跨度斜拉橋每一荷載組合作用下的每一構(gòu)件組進(jìn)行構(gòu)件極限承載比構(gòu)件極限承載比均勻度dlim和基準(zhǔn)極限承載比的計(jì)算，按照判別準(zhǔn)則確定每一荷載組合作用下每一構(gòu)件組中的高承載構(gòu)件。

步驟5、針對由步驟4確定的高承載構(gòu)件確定監(jiān)測構(gòu)件，進(jìn)而根據(jù)監(jiān)測構(gòu)件的位置確定大跨度斜拉橋的內(nèi)力監(jiān)測構(gòu)件。

具體實(shí)施中，對于步驟2中極限承載能力分析，是在考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性和材料非線性的同時(shí)，不斷增加外荷載直至大跨度斜拉橋達(dá)到極限承載能力狀態(tài)；步驟2中不同荷載組合包括：恒載與n×全橋汽車荷載、恒載與n×主跨汽車荷載、恒載與n×邊跨汽車荷載、恒載與n×單幅汽車荷載、恒載與全橋汽車荷載與n×順風(fēng)荷載、恒載與全橋汽車荷載與n×橫風(fēng)荷載、n×縱向地震波作用、以及n×橫向地震波作用的各種組合，n為荷載放大系數(shù)，恒載、全橋汽車荷載、主跨汽車荷載、邊跨汽車荷載以及單幅汽車荷載根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtgd60-2015)》取值，順風(fēng)荷載和橫風(fēng)荷載根據(jù)《公路橋涵抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtgd60-01-2004)》取值。

構(gòu)件極限承載比由式(1)獲得：

中的上標(biāo)e表示構(gòu)件編號，下標(biāo)lim表示結(jié)構(gòu)達(dá)到極限承載狀態(tài)；qlim和qp分別表示結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)構(gòu)件e的截面內(nèi)力和截面強(qiáng)度；

構(gòu)件極限承載比均勻度dlim由式(2)獲得：

構(gòu)件極限承載比均勻度dlim的動態(tài)取值范圍為(0，1]；為結(jié)構(gòu)中構(gòu)件極限承載比的均值，和分別表示結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)各構(gòu)件極限承載比中的最大值和最小值。

基準(zhǔn)極限承載比由式(3)獲得：

高承載構(gòu)件和低承載構(gòu)件的判別準(zhǔn)則是，若構(gòu)件極限承載比高于基準(zhǔn)極限承載比則構(gòu)件為高承載構(gòu)件，反之，則構(gòu)件為低承載構(gòu)件；若構(gòu)件極限承載比為1，表明該構(gòu)件已經(jīng)發(fā)生破壞，屬于已破壞高承載構(gòu)件；將已破壞高承載構(gòu)件確定為監(jiān)測構(gòu)件；對于未發(fā)生破壞的高承載構(gòu)件，將其中構(gòu)件極限承載比最大的構(gòu)件確定為監(jiān)測構(gòu)件；對于大跨度斜拉橋的構(gòu)件進(jìn)行分組形成的構(gòu)件組包括：斜拉索構(gòu)件組、主梁構(gòu)件組和主塔構(gòu)件組；在限元模型中，將有限元模型中的每一個(gè)單元假設(shè)為一個(gè)構(gòu)件。

應(yīng)用實(shí)例：

某橋主橋橋跨布置為(100+308+806+308+100)m，為雙塔四索面斜拉橋，主橋通航孔由806m的主跨跨越，308m的邊跨為備用通航孔，另設(shè)100m的協(xié)作跨，全橋滿足通航凈空、凈寬要求。斜拉索按照空間扇形布置，全橋共(8×24+4)對索。斜拉索在塔端采用鞍座錨固系統(tǒng)，下端錨固在主梁梁體兩側(cè)鋼梁中，采用錨拉板形式。主梁為扁平弧形底板分體式鋼箱梁，正交異性橋面板，總寬度達(dá)53m，53m寬主梁由雙18m寬單箱和中間17m寬透空帶組成，雙邊箱梁采用箱形橫梁連接。索塔采用獨(dú)柱形，包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、塔座和下橫梁，橋塔總高度為259.48m。

采用有限元軟件建立全橋結(jié)構(gòu)有限元模型，其中主塔、主梁和箱型橫梁采用空間梁單元beam188模擬，邊墩、輔助墩采用空間梁單元beam4，斜拉索采用空間桿單元link180模擬。邊界條件為：索塔底部采用完全固接；邊墩、輔助墩與主梁交接處約束三個(gè)自由度，分別為橫橋向和豎向的平動以及繞縱橋向的轉(zhuǎn)動；索塔與主梁交接處約束一個(gè)自由度，為橫橋向的轉(zhuǎn)動；支座約束通過耦合命令cp模擬。坐標(biāo)系原點(diǎn)選在鋼箱梁梁端，沿橋梁縱向?yàn)閤軸，以橫向?yàn)閥軸，豎向?yàn)閦軸。全橋共劃分為819個(gè)節(jié)點(diǎn)，833個(gè)單元，7種材料特性及116種實(shí)常數(shù)。

極限承載能力分析時(shí)主要考慮八種工況如表1。在施加荷載方面，活荷載考慮汽車荷載和風(fēng)荷載。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtgd60-2015》分別確定車輛荷載的均布力和集中力的取值；根據(jù)《公路橋涵抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtgd60-01-2004)》確定風(fēng)荷載的取值；地震作用采用475年回歸期地震(e1地震作用)輸入。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)極限承載能力分析時(shí)，工況一至工況四施加的荷載為：恒荷載與n×(汽車荷載)；工況五至工況六施加的荷載為：恒載與汽車荷載與n×(順風(fēng)/橫風(fēng)荷載)；工況七至工況八施加的荷載為：n×(縱橋向/橫橋向e1地震作用)。其中n為荷載放大系數(shù)。

表1荷載工況

按表1所列八種工況進(jìn)行極限承載能力分析，得到八種工況下斜拉橋應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果，所取的應(yīng)力為單元截面的主應(yīng)力。工況一至工況八的全橋1/2跨斜拉索應(yīng)力如圖2a、圖2b、圖2c、圖2d、圖2e、圖2f、圖2g和圖2h。工況一至工況四的主梁應(yīng)力如圖3a所示，工況五至工況八的主梁應(yīng)力如圖3b所示；工況一至工況四的主塔應(yīng)力如圖4a所示，工況五至工況八的主塔應(yīng)力如圖4b所示。

以工況二為例，對斜拉索構(gòu)件、主梁構(gòu)件、主塔構(gòu)件三組構(gòu)件分別進(jìn)行構(gòu)件極限承載比、極限承載比均勻度、基準(zhǔn)極限承載比計(jì)算。

基于極限承載能力分析的結(jié)果，得出工況二下斜拉索構(gòu)件中每個(gè)構(gòu)件在極限承載狀態(tài)下所受的應(yīng)力，進(jìn)而根據(jù)計(jì)算得到工況二下斜拉索構(gòu)件中每個(gè)構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比。

由斜拉索構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比計(jì)算出斜拉索構(gòu)件的平均構(gòu)件極限承載比最大的斜拉索構(gòu)件極限承載比為最小的斜拉索構(gòu)件極限承載比為并計(jì)算獲得工況二中斜拉索構(gòu)件組的極限承載比均勻度dlim＝0.43，以及工況二中斜拉索構(gòu)件組的基準(zhǔn)極限承載比

基于極限承載能力分析的結(jié)果，獲得得工況二下主梁構(gòu)件中每個(gè)構(gòu)件在極限承載狀態(tài)下所受的應(yīng)力，根據(jù)式：計(jì)算獲得工況二下主梁構(gòu)件中每個(gè)構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比。

由主梁構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比計(jì)算獲得主梁構(gòu)件的平均構(gòu)件極限承載比最大的主梁構(gòu)件極限承載比為最小的主梁構(gòu)件極限承載比為并計(jì)算獲得工況二中主梁構(gòu)件組的極限承載比均勻度dlim＝0.35，以及工況二中主梁構(gòu)件組的基準(zhǔn)極限承載比

基于極限承載能力分析的結(jié)果，得到工況二下主塔構(gòu)件中每個(gè)構(gòu)件在極限承載狀態(tài)下所受的應(yīng)力，根據(jù)式：計(jì)算獲得工況二下主塔構(gòu)件中每個(gè)構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比。

由主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比計(jì)算獲得主塔構(gòu)件的平均構(gòu)件極限承載比最大的主塔構(gòu)件極限承載比為最小的主塔構(gòu)件極限承載比為計(jì)算獲得工況二中主塔構(gòu)件組的極限承載比均勻度dlim＝0.29，以及工況二中主塔構(gòu)件組的基準(zhǔn)極限承載比

在工況二中，如表2所示，斜拉索構(gòu)件組列出了上游幅1/2跨范圍內(nèi)的斜拉索構(gòu)件極限承載比；主梁構(gòu)件組列出了上游幅1/2跨范圍內(nèi)的主梁構(gòu)件極限承載比；主塔構(gòu)件組列出了z3主塔的構(gòu)件極限承載比。

表2構(gòu)件極限承載比

基于上述分析計(jì)算獲得每種工況下斜拉索構(gòu)件、主梁構(gòu)件、主塔構(gòu)件三組構(gòu)件的基準(zhǔn)極限承載比，當(dāng)構(gòu)件極限承載比等于1時(shí)，表明該構(gòu)件發(fā)生破壞，每種工況下該斜拉橋的破壞構(gòu)件及區(qū)域，如表3所列。

表3基準(zhǔn)極限承載比及破壞構(gòu)件

如圖2a所示，工況一中，斜拉索高承載構(gòu)件分布在邊墩區(qū)域、邊跨跨中區(qū)域、主跨1/4區(qū)域和主跨跨中區(qū)域；邊墩區(qū)域中，外側(cè)索面中斜拉索a25構(gòu)件極限承載比最大，為0.79，內(nèi)側(cè)索面n中斜拉索a'25構(gòu)件極限承載比最大，為0.78；邊跨跨中區(qū)域中，外側(cè)索面w中斜拉索a10構(gòu)件極限承載比最大，為0.93，內(nèi)側(cè)索面中斜拉索a'10構(gòu)件極限承載比最大，為0.97；主跨1/4區(qū)域中，外側(cè)索面中斜拉索j12構(gòu)件極限承載比最大，為0.86，內(nèi)側(cè)索面中斜拉索j'12構(gòu)件極限承載比最大，為0.88；主跨跨中處外側(cè)索面斜拉索j25和內(nèi)側(cè)索面斜拉索j'25構(gòu)件極限承載比等于1，該處斜拉索發(fā)生破壞。

如圖2b所示，工況二中，斜拉索高承載構(gòu)件分布在邊墩區(qū)域、輔助墩區(qū)域和主跨1/4區(qū)域；邊墩區(qū)域中，外側(cè)索面w中斜拉索a25構(gòu)件極限承載比最大，為0.77，內(nèi)側(cè)索面n中斜拉索a'25構(gòu)件極限承載比最大，為0.76；輔助墩區(qū)域中，輔助墩處斜拉索a20和a'20構(gòu)件極限承載比最大，都為0.83；主跨1/4區(qū)域中，外側(cè)索面中斜拉索j12構(gòu)件極限承載比最大，為0.65，內(nèi)側(cè)索面中斜拉索j'12構(gòu)件極限承載比最大，為0.67。

如圖2c所示，工況三中，斜拉索高承載構(gòu)件分布在邊跨跨中區(qū)域；邊跨跨中區(qū)域中，外側(cè)索面w中斜拉索a10構(gòu)件極限承載比最大，為0.84，內(nèi)側(cè)索面n中斜拉索a'10構(gòu)件極限承載比最大，為0.87。

如圖2d所示，工況四中，斜拉索高承載構(gòu)件分布在塔柱附近區(qū)域和主跨1/4區(qū)域；在塔柱區(qū)域中，外側(cè)索面w中斜拉索a1構(gòu)件極限承載比最大，為0.82；在主跨1/4區(qū)域中，內(nèi)側(cè)索面n中斜拉索j'12構(gòu)件極限承載比最大，為0.88。

圖2e、圖2f、圖2g以及圖2h所示的工況五至工況八中斜拉索在極限狀態(tài)下承載低。不同工況作用下斜拉索的高承載區(qū)域構(gòu)件極限承載比，如表4。

表4斜拉索高承載區(qū)域構(gòu)件極限承載比

基于上述分析，選取邊墩處斜拉索、輔助墩處斜拉索、邊跨跨中處斜拉、塔柱處斜拉索、主跨1/4處斜拉索和主跨跨中處斜拉索進(jìn)行監(jiān)測，共監(jiān)測48根斜拉索，斜拉索監(jiān)測位置如圖5a和圖5b所示。

如圖3a所示，工況一中，主梁高承載構(gòu)件分布在塔柱交接區(qū)域和主跨跨中區(qū)域，主跨跨中處主梁構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比最大，為0.98，接近破壞；工況二中，主梁高承載構(gòu)件分布在輔助墩區(qū)域，輔助墩處主梁構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；工況三中，主梁高承載構(gòu)件分布在輔助墩區(qū)域，輔助墩處主梁構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；工況四中，主梁高承載構(gòu)件分布在塔柱區(qū)域和主跨跨中區(qū)域，塔柱處主梁構(gòu)件和主跨跨中處主梁構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；

如圖3b所示，工況六中，主梁高承載構(gòu)件分布在塔柱交接區(qū)域，塔柱交接處主梁構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比最大，為0.90；工況五、工況七和工況八中主梁構(gòu)件在極限狀態(tài)下承載低。

不同工況作用下主梁的高承載區(qū)域構(gòu)件極限承載比如表5。

表5主梁高承載區(qū)域構(gòu)件極限承載比

基于上述分析，選取主跨跨中、塔梁交接處、墩梁交接處共5個(gè)斷面進(jìn)行主梁應(yīng)力監(jiān)測，主梁監(jiān)測位置如圖6a和圖6b所示。

如圖4a所示，工況一中，主塔高承載構(gòu)件分布在中上塔柱交接區(qū)域，中上塔柱交接處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；工況二中，主塔高承載構(gòu)件分布在上塔柱中間區(qū)域，上塔柱中間處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比最大，為0.64；工況三中，主塔高承載構(gòu)件分布在中上塔柱交接區(qū)域和中下塔柱交接區(qū)域，中下塔柱交接處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比最大，為0.71；工況四中，主塔高承載構(gòu)件分布在下塔柱底部區(qū)域，下塔柱底部處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比最大，為0.94。

如圖4b所示，工況五中，主塔高承載構(gòu)件分布在中上塔柱交接區(qū)域，中上塔柱交接處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；工況六中，主塔高承載構(gòu)件分布在下塔柱底部區(qū)域和中下塔柱交接區(qū)域，主塔底部和中下塔柱交接處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；工況七中，主塔高承載構(gòu)件分布在中上塔柱交接區(qū)域，中上塔柱交接處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞；工況八中，主塔高承載構(gòu)件分布在中下塔柱交接區(qū)域，中下塔柱交接處主塔構(gòu)件的構(gòu)件極限承載比等于1，該處構(gòu)件發(fā)生破壞。

不同工況作用下主塔的高承載區(qū)域構(gòu)件極限承載比如表6。

表6主塔高承載區(qū)域構(gòu)件極限承載比

基于上述分析，選取中上塔柱交接處、中下塔柱交接處、下塔柱底部共6個(gè)監(jiān)測斷面進(jìn)行主塔應(yīng)力監(jiān)測，主塔監(jiān)測位置如圖7所示。

最終，基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測的構(gòu)件數(shù)量匯總于表7。

表7內(nèi)力測試構(gòu)件匯總

作用機(jī)理

基于構(gòu)件極限承載比的大跨度斜拉橋內(nèi)力監(jiān)測設(shè)計(jì)方法，通過構(gòu)件極限承載比、極限承載比均勻度和基準(zhǔn)極限承載比等定量化特征參數(shù)，找出不同荷載組合作用下每一組構(gòu)件的高承載構(gòu)件，并根據(jù)高承載構(gòu)件確定大跨度斜拉橋的內(nèi)力監(jiān)測構(gòu)件。對于發(fā)生破壞的高承載構(gòu)件，因結(jié)構(gòu)性能對其破壞比較敏感，是必須監(jiān)測的構(gòu)件；對于未發(fā)生破壞的高承載構(gòu)件，列入監(jiān)測范圍中；而在結(jié)構(gòu)達(dá)到極限承載能力的過程中始終是低承載的構(gòu)件，即使破壞也不至影響結(jié)構(gòu)性能到不可接受的水平，不列入監(jiān)測范圍內(nèi)。