考虑锈蚀作用的平行钢丝斜拉索疲劳损伤研究

斜拉索是斜拉桥重要构件,长期承受恒载和可变荷载作用,对拉索进行疲劳损伤分析是评估斜拉桥寿命的重要环节。平行钢丝斜拉索外层聚乙烯护套在无应力状态下预制成型,上桥后,往往因施工、检测及雨水侵蚀等原因提前开裂,导致内部钢丝锈蚀。锈蚀会改变钢丝的表面形态和力学性能,将导致斜拉索破坏甚至断裂。为此,本文将锈蚀作用加入疲劳损伤分析中,以有效截面面积为参数,给出平行钢丝斜拉索疲劳损伤等相应计算式,并通过算例进行了验证。     

腐蚀斜拉索承载力退化模型研究

文章以国内某大跨径斜拉桥为背景,根据并列模型理论,提出腐蚀斜拉索承载力的退化模型,并利用此退化模型,分别分析了腐蚀分布均值和变异系数对拉索承载力的影响,以及该桥拉索可靠度随腐蚀程度和服役年龄的变化。研究表明:随着拉索内钢丝数的增加,拉索强度均值减小并趋于固定值,同时拉索强度的变异系数渐近于0,拉索的强度趋于确定量;腐蚀均值是影响斜拉索承载力的主要参数,而腐蚀变异系数对斜拉索承载力的影响较小,建议在腐蚀斜拉索承载力分析中,重点考虑腐蚀均值的影响,腐蚀变异系数的影响可作为次要因素处理;最长拉索Z17与最短拉索Z1在设计使用年限内均能满足承载力可靠度要求,并将分别在服役37年与36年后不再满足承载力可靠度要求。     

斜拉桥碳纤维复合斜拉索有限元分析

复合斜拉索是在传统钢斜拉索的外层包裹碳纤维材料,让碳纤维和钢材优势互补,使斜拉索的工程性能得到提高.应用有限元软件ANSYS及MiDAS对复合材料斜拉索的静力性能和振动特性做了分析,计算得出:碳纤维复合拉索在几乎没有增加原钢丝索质量和截面面积的基础上,可有效地提高斜拉索的抗拉强度以及弹性模量;复合斜拉索的自振频率也有所提高,可以更好地避免斜拉索共振.     

基于可靠度指标的斜拉桥索力监测测点布置优化

鉴于经济性与功能需求,对传感器测点进行优化布置是桥梁健康监测实施的重要环节。文中采用基于人工神经网络改进响应面法进行斜拉索极限承载力可靠度分析,提出以可靠度指标作为斜拉索测点布置的依据。以某大桥为例,进行了斜拉索极限承载能力可靠度计算,并以计算可靠度指标给出了斜拉索测点布置原则,可为后续斜拉索健康监测测点布置提供支持。     

重庆地维长江大桥主塔斜拉索方案比选

结合工程实际,对斜拉桥的钢绞线及钢丝斜拉索的施工流程和工艺进行了介绍和对比。由于钢丝索具有弹模、疲劳强度较高,比较容易按照设计改变截面大小的优点,该工程最终采用了平行纲丝索做为主塔斜拉索,实践证明,钢丝索的选用较为合理,桥梁结构变形满足要求。     

腐蚀斜拉索钢丝承载力的影响因素研究

斜拉索极易遭受周围环境中腐蚀性物质的侵蚀破坏,其耐蚀性和腐蚀退化已经成为影响桥梁结构使用寿命、威胁桥梁结构服役安全的最主要因素之一。文章基于有限元分析,建立了腐蚀钢丝破断拉伸模拟的有限元精细模型,从腐蚀程度、塑性降低以及综合因素等方面对钢丝承载力的影响进行了多个角度的分析研究。研究表明:腐蚀程度的加重会明显降低索用钢丝的破断荷载和延性,并且钢丝延性降低的速度更快;腐蚀脆化程度对钢丝的承载力的影响很大,不容小觑,故在分析腐蚀对钢丝承载力的影响时,建议考虑钢丝的脆化影响;同时考虑截面损失、应力集中和腐蚀脆化现象的算法,计算误差较小,分析偏于安全。     

断索对斜拉桥结构影响的有限元分析

斜拉索承担着联系索塔和主梁的重要任务,斜拉索断裂会导致斜拉桥结构发生内力重分布,危及桥梁安全。为了研究断索对斜拉桥结构塔顶位移及拉索索力的影响,基于ANSYS软件对一座在建独塔双索面斜拉桥建立整体模型,考虑断单索和断双索两种情况,模拟多种工况进行分析。结果表明,临近断索位置的斜拉索索力有明显增大,在同跨内,随着拉索与断索之间距离的增大,其索力增大的幅度逐渐减小;距离索塔较远位置的拉索发生断裂对其邻近拉索的索力及塔顶位移的影响更大。因此,在斜拉桥施工过程及后期运营中,必须保证拉索,尤其是远离索塔拉索的安全可靠性。     

双塔钢桁斜拉桥结构强健性计算方法

为了确保双塔钢桁斜拉桥的结构强健性,依托新疆果子沟大桥,基于现场结构试验,开发了全方位多点温度补偿系统,测量了特定加载工况下钢桁主梁应变、挠度与斜拉索索力增量,确定了钢桁主梁与斜拉索重要构件的具体位置;基于试验结果,借鉴广义结构刚度理论,采用桥梁结构有限元模型分析了斜拉桥弦杆与斜拉索的重要性系数,研究了桥梁最不利破坏模型。研究结果表明:各工况下钢桁主梁应变实测数据规律性较好,钢桁主梁应变与挠度的实测值与理论计算值的比值小于1.0,表明主梁承载能力与抗变形能力符合设计要求,具有足够的安全储备;主梁在各工况下的最大挠度均发生在中跨跨中,达到237mm,具有较强抗变形能力;斜拉索索力增量实测值与理论计算值的比值小于1.0,表明斜拉索具有一定的安全储备;钢桁主梁控制截面处弦杆与特定斜拉索为重要性系数较高的构件,斜拉索的重要性系数大于弦杆的重要性系数,其中弦杆的重要性系数分布集中于主塔附近与中跨跨中;通过斜拉索重要性系数的分布可知单根斜拉索的破损不会造成整体结构的坍塌,但多于2根斜拉索失效可能会导致整体结构的连续倒塌;主跨最长斜拉索和中跨跨中、边跨支座处与靠近主塔处弦杆失效对于整体结构较为不利。     

大跨度组合梁斜拉桥极限承载力影响因素

为探讨斜拉索断裂、组合梁界面相对滑移和桥面板剪力滞效应对结构极限承载力的影响,以在建的重庆江津观音岩组合梁斜拉桥为工程背景,考虑结构的几何非线性、材料非线性、体系转换、位移和应力的累积效应,按第二类稳定理论对桥梁全过程极限承载力进行了研究.结果表明,考虑斜拉索断裂、组合梁界面相对滑移和桥面板剪力滞效应的影响后,结构承载力安全系数最大变化分别达23.0%,19.0%和42.4%;斜拉索断裂对极限承载力的影响是一个先增大再逐渐减小的过程,而界面滑移和桥面板剪力滞效应对结构极限承载力的影响主要表现在短悬臂阶段.     

斜拉索HDPE防护套的损伤机理及预防对策研究

阳光照射在常规斜拉索HDPE护套上形成温度梯度,在截面上护套形成不均匀变形,除两锚固端外,通常无缝的护套结构形式导致其不可避免的产生环向及纵向裂纹。对常见的斜拉索防护套破损机理以及典型的斜拉索防护层结构进行了理论分析,提出了增加刚性过渡层的防护套构造措施。增设遮阳系统,可降低HDPE管的应力幅值,有效地延长斜拉索防护套的使用寿命,节约养护维修成本。     

龙门黄河大桥矮塔斜拉桥斜拉索施工工艺

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,斜拉索施工工艺的好坏直接影响成桥后结构的安全及耐久性。龙门黄河大桥矮塔斜拉桥塔柱内索鞍采用分丝管的结构形式,介绍了塔柱分丝管的结构及斜拉索的单根及整体张拉工艺。     

温州市七都大桥北汊桥主桥斜拉索振动控制技术

近年来,随着斜拉桥的数量增多,斜拉索风致振动问题也日益突出,为了有效控制斜拉索风致振动,以温州市七都大桥北汊桥主桥为主跨360 m的双塔中央索面叠合梁斜拉桥为研究背景,针对该桥斜拉索的振动特性,其中,最长斜拉索长193.8 m,最大索重16.6 t,采用粘性剪切型阻尼器(VSD)抑制斜拉索的振动,并对阻尼器参数进行优化设计。理论分析及实桥测试结果表明:安装阻尼器后,斜拉索对数衰减率在3%以上,满足斜拉索减振需求。     

池州秋浦河矮塔斜拉桥斜拉索体构造及施工

斜拉索是斜拉桥上部结构的关键构造,其施工亦是斜拉桥施工的关键环节。以池州秋浦河特大桥为例,介绍该桥独特的斜拉索体系及其施工技术:通过采用新型斜拉索体系解决斜拉索耐久性及易维护性问题;通过独特的施工实现斜拉索的高精度安装。     

列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性

为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).      

斜拉桥运营期的斜拉索检查方法的比较分析及建议

文章通过对斜拉索的检测类型和检测方法的比较分析,建议在斜拉索的检测管理中,增加日常巡视检查,投入力量开发性能可靠的缆索攀爬设备,每年检查1次斜拉索的外观与索力,适当关注基于磁滞伸缩的斜拉索锈蚀性和断丝无损探伤技术。     

斜拉索参数振动的影响因素及减振措施

介绍了斜拉索参数振动的特征、国内外对斜拉索参数振动的研究现状、斜拉索振动的现象及危害、斜拉索参数振动的影响因素,提出了减小斜拉索参数振动的措施。     

预应力粗钢筋在斜拉索锚固中的应用

斜拉索的拉索锚固是将一个拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱的重要受力构造,本文通过龙江路大桥索塔锚固区的设计,介绍了预应力粗钢筋在斜拉索锚固中的应用。结果表明,采用预应力粗钢筋作为斜拉索锚固的方式具有锚固可靠、操作简便、耐久性好的特点。     

2000MPa平行钢丝拉索冷铸锚固安全性能研究

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件,冷铸锚是斜拉索的重要组成部分,随着斜拉索钢丝强度级别的提高,需要与之匹配的冷铸锚具和冷铸填料,以满足结构受力要求。介绍了冷铸锚具的材料选择、优化设计、制造过程以及防护方式。制作了一组试验索,进行弯曲疲劳试验及静载试验检验,试验结果表明,各项指标符合设计和标准规范要求,冷铸锚固性能安全可靠。     

斜拉空间桁架在静力作用下的非线性特性

利用有限元软件ANSYS9.0计算了斜拉空间桁架在静力作用下内力及自由端位移分布规律;详细分析了斜拉索中施加的预应力以及斜拉索高度的变化对于该种结构内力及自由端位移的影响并提出了斜拉空间桁架的临界预应变概念,进而得到了自由端位移与初始预应变以及斜拉索高度的函数关系.     

拉索高强镀锌平行钢丝摩擦系数的进一步确定

准确识别斜拉索内平行钢丝间的摩擦系数值是确定拉索局部弯曲应力大小的必要的前提条件。为了进一步精确测定斜拉索高强镀锌平行钢丝摩擦系数值,利用自行设计的装置在所需加力范围内对钢丝施加正压力,所施加的正压力可以达到实桥中拉索工作时所受的正压力值的大小,在加力范围内,测定出一系列钢丝间的摩擦系数值。试验结果表明:随着正压压力的增大,斜拉索内高强镀锌平行钢丝的摩擦系数明显降低;但当压力增大到较大值时摩擦系数的降幅明显减缓。