基于磁致伸缩技术的桥梁缆索损伤定位研究

介绍了磁致伸缩技术的基本原理,并研制基于磁致伸缩导波技术的缆索无损检测设备.对设备中的3大系统:激励信号发生系统、功率放大系统和导波检测系统进行说明,并分析采用设备进行缆索损伤定位的原理.设计制作带缺陷试验缆索进行大量检测试验,对检测数据进行细致分析,结果表明:磁致伸缩技术和研制的无损检测设备可较好地实现缆索损伤定位;...     

磁致伸缩导波检测技术在桥梁换索工程中的应用

索承式桥型由于缆索和基础结构的设计寿命不一致,导致在桥梁寿命期间必然需要对缆索进行更换。针对缆索更换缺少依据多根据经验的问题,开展了磁致伸缩导波检测技术在桥梁换索工程中的应用研究。结合磁致伸缩导波检测技术和缆索病害的特点,利用检测仪器在运营期间和缆索更换期间分别对明沈公路松原市区江南公铁立交桥的缆索进行了检测。运营期间的检测结果表明该桥的缆索存在腐蚀的可能,且腐蚀区域靠近缆索下锚头。在缆索更换期间再次对待更换的缆索进行了检测,进一步证明了该技术的有效性和换索决策的正确性。在新索更换完毕后,对新索进行了数据采集,为后续的长期监测提供了基础数据。     

斜拉索锚固区损伤的高阶纵向导波检测研究

为了实现斜拉索锚固区损伤的有效检测,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对高阶纵向超声导波无损检测技术进行研究。基于自由钢丝纵向导波传播的特征方程,编程计算其相速度和群速度的频散曲线,选取了其L(0,6)高阶纵向导波模态用于斜拉索损伤的检测;并利用ABAQUS有限元轴对称模型模拟了高阶纵向导波在有、无缺陷自由钢丝中的传播,分析了不同缺陷大小对其回波反射系数的影响;最后,对自由钢丝和样品斜拉索进行了试验检测验证。结果表明,试验结果与有限元模拟结果相吻合,说明高阶纵向导波可以检测斜拉索锚固区的人工缺陷。     

桥梁索杆检测技术研究与应用

介绍了桥梁索杆爬索机器人检测技术、磁致伸缩导波检测技术及振动法索力测试的原理及其优势。通过室内试验和实桥导波检测,充分验证了索杆导波检测技术的先进性和可靠性,试验缺陷定位误差小于3%;开展了索力振动测试法温度影响研究,当温度变化在-20℃~20℃之间时,温度对频率测试的影响系数为0.999 9~1.000 1,由此可知温度对振动法测试索力的频率影响可以忽略不计。     

LRM拉索诊断系统在斜拉索检测中的应用

通过LRM拉索诊断系统对某大桥斜拉索进行无损检测,准确地反映了斜拉索缺陷所在的位置与损伤量,解决了桥梁斜拉索检测的盲区问题,为斜拉桥换索工程的施工提供了依据,并为同类桥梁的检测提供了一定的参考。     

钢丝拉索腐蚀磁致伸缩导波检测的试验研究

钢丝腐蚀退化是桥梁拉索承载能力下降的主要原因,定期腐蚀检测对拉索的寿命非常重要。为模拟拉索实际腐蚀过程和检测思路,选取制造完好的平行钢丝拉索截段倾斜摆放,在不剥开拉索外护套HDPE的条件下,设计一套均匀滴加NaCl溶液吊瓶装置,通过小孔滴加NaCl溶液进行98d加速腐蚀,使用磁致伸缩导波检测仪器定期跟踪采集拉索腐蚀区域和端部信号。分析对比腐蚀前后信号发现,腐蚀区域反射系数逐渐增大,导波能量在腐蚀钢丝中逐渐衰减,端部回波信号逐渐减小。拉索腐蚀试验的导波信号特性规律能为实桥在役拉索腐蚀检测提供数据依据和可靠支撑。     

运营期桥梁斜拉索的技术状况检测

某桥为主跨232m独塔双索面预应力混凝土斜拉桥,至今运营了约19年,斜拉索采用7mm镀锌高强钢丝,抗拉强度标准值1 600 MPa。为了掌握运营期斜拉索的耐久性技术状况,评定其是否处于安全状态,对该桥的斜拉索相关组成构件进行了较为全面详细的检测,运用机器人无损检测技术对拉索内部钢丝锈蚀率和断丝情况进行了量化检测,分析病害产生原因和严重程度,结合斜拉索索力和结构线形进行了综合拉索受力安全分析。检测结果表明:该桥有占总数78.8%的斜拉索存在不同程度的PE护套破损病害;PE护套出现开裂或断裂的斜拉索钢丝均出现了锈蚀,其中斜拉索钢丝截面的最大锈蚀率在1.08%~4.93%之间,但尚未发现断丝情况。根据当前技术状况,对斜拉索索力安全系数进行检算,其结果满足规范要求。     

斜拉板桥静动载试验评定与病害分析

斜拉板桥是一种特殊的桥梁结构形式,其通过将斜拉索包裹于混凝土斜拉板内,形成主梁、桥塔和斜拉板等三大主体构件有机融合的超静定结构体系。以具有代表性的番禺沙溪大桥(2×60m斜拉板桥)为对象,在建立空间有限元模型进行理论分析的基础上,通过实车荷载试验,结合竣工检测试验结果进行对比分析,深入探讨了该桥梁的结构受力特征及工作状态。研究发现,该斜拉板桥尚处于弹性工作状态,且桥梁结构动力特性良好,但结构刚度有所下降,承载能力不足。此外,还通过对斜拉板桥病害的调查,结合荷载试验结果,分析了桥梁病害成因,并提出了针对性的维修养护对策,可为同类桥梁的养护管理提供借鉴参考。     

大跨度地锚式斜拉桥换索施工技术

郧县汉江大桥为(86+414+86)m地锚式预应力混凝土斜拉桥,每塔两侧各布置2×25根斜拉索。检测发现:斜拉索索力和设计理论状态误差较大,PE护套损伤,钢丝锈蚀严重,斜拉索系统属于四类部件。为确保桥梁结构的长期安全,结合该桥斜拉索体系病害情况,运用等强度换算原理,设计新斜拉索[采用镀锌平行钢丝、PES(HD)低应力全防腐索体、全防水结构等多项技术],替换全桥旧斜拉索。斜拉索更换顺序为病害斜拉索优先,单塔对称、双塔反对称,由长索到短索的原则进行更换。有限元结果表明,在整个换索过程中,斜拉索、主梁和桥塔结构变形、应力和强度验算均能满足规范要求。换索施工工序为旧索放张→旧索拆除→新索安装与张拉→索力调整。通过优化施工工艺,长索单塔换完后,2个点4根索同时更换,将换索工期降低到120d,极大地缩短了施工工期。     

斜拉索检测机器人的智能表观检测研究

为解决斜拉索检测日益繁重的工作任务,提高检测效率,结合斜拉索检测机器人与智能检测技术对斜拉索的外表进行检测。通过机器人在斜拉索上攀爬收集表面图像,将图像输入到卷积神经网络中进行缺陷识别,以确定缺陷的区域和位置。该项技术已成功应用于广东番禺大桥斜拉索的缺陷检测,结果证实:1)机器人能够灵活地采集到完整的斜拉索外表图像,基于智能算法的图像识别过程能够准确分辨出斜拉索不同的缺陷状态;2)识别正确率超过99%,且检测效率比传统方法提高300%,可以显著解决当前斜拉索检测的难题。     

桥梁无损检测技术的研究现状与发展

系统地阐述了桥梁无损检测技术的形成和发展，并结合近10多年来的研究现状及最新的研究动向，较全面地论述了桥梁无损检测技术的内涵。从桥梁结构的损伤机理和桥梁检测的范围入手，展望了无损检测技术在理论探索和工程应用两个方面的发展方向，为无损检测技术的研究提供参考。并预言了现代传感技术和无线通信技术必将推动无损检测技术的飞跃发展，最终使其融入桥梁健康监测系统之中，使之与现代意义上的桥梁管理系统（BMS）、智能监测与评估系统有机的统一起来。     

基于超声导波的钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳裂纹检测方法

纵肋对接焊缝疲劳开裂作为钢桥面板结构的重要失效模式之一,严重危害桥梁结构耐久和安全运营。通过引入超声导波技术,结合对接焊缝的几何特点与疲劳失效特征,建立了基于超声导波的钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳裂纹检测方法。首先搭建了超声导波裂纹检测试验系统,并结合钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳试验,对超声导波检测纵肋对接焊缝裂纹的适用性和准确性进行了验证。在此基础上,通过数值分析方法探究了超声导波在纵肋对接焊缝局部区域的传播机制,并进一步分析了不同焊缝与裂纹参数对超声导波传播的影响规律。研究结果表明:采用超声导波方法能够有效检测钢桥面板纵肋对接焊缝的疲劳裂纹,并确定疲劳开裂的位置;超声导波有限元理论分析与试验测试结果符合较好,验证了有限元模型的正确性;采用单面激励的方式在纵肋中形成的超声导波包括A₀和S₀模态,其中A₀模态占主要部分,超声导波传递至焊缝形成的反射波以A₀模态为主,而较深裂纹形成的反射波以S₀模态为主;不同焊缝和裂纹参数对超声导波的反射波和透射波表现为差异性的影响。所采用的基于超声导波的对接焊缝疲劳裂纹检测方法,可为钢结构桥梁疲劳损伤的检测与监测提供科学依据。     

成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术

成昆铁路攀枝花金沙江大桥采用跨径布置为(120+208+120)m的预应力混凝土矮塔斜拉桥。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥面以上塔高28m,塔高与跨径之比为1/7.5;斜拉索采用1 860MPa环氧涂层钢绞线,斜拉索穿过塔上分丝管索鞍后锚固于主梁上。该桥采用塔梁固结、墩梁分离的三摩擦副双曲面摩擦摆减隔震支座+剪力榫组合支承体系,不仅解决了桥梁的抗震,还有利于列车的平稳运行和梁端伸缩装置的设置;针对矮塔斜拉桥的特点,基于索梁活载比确定斜拉索索力和梁体预应力钢束的配置。对该桥进行车-桥耦合动力分析,分析结果表明桥梁的动力性能和列车过桥时的安全性与舒适性均满足规范要求。     

城市斜拉桁架桥梁施工技术研究

斜拉桁架桥梁是当前比较先进的一种桥梁结构类型,可以很好地解决柔性索拉桥的防腐和斜拉索疲劳的问题,桥梁结构具有良好的刚度、投入成本小、造型美观、受力合理等优点。基于此,现对城市斜拉桁架桥梁施工技术进行探讨。     

不中断交通条件下斜拉索更换施工关键技术

以银盆岭湘江大桥斜拉索更换项目为工程背景,对不中断交通条件下斜拉索更换桥梁结构进行分析;其次介绍了斜拉索更换的主要设备,最后介绍了斜拉索更换施工关键技术及其重难点,可为其他类似工程提供参考。     

基于频率法的斜拉索索力测试影响因素分析

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,其索力的大小直接影响桥梁结构的内力和变形状态。频率法是运营期间的桥梁索力测试的常用方法。本文以某斜拉桥为例,通过MIDAS CIVIL建立全桥有限元模型,确定合理成桥状态,结合ANSYS斜拉索减震装置仿真分析,采用频率法对其斜拉索索力进行测试,综合考虑频率法精度的各影响因素,对索力进行安全判定。结果表明:利用未知荷载系数功能优化后的索力可靠性较高;随着减震器等效刚度的不断增大,计算索长选取方式对索力误差存在影响;考虑减震器为刚性支撑,其计算的索力更能接近真实索力;该桥实测索力整体与原成桥索力差别不大,斜拉索索力整体处于安全可控的范围内。     

桥梁平行钢丝缆索磁致伸缩导波断丝检测实验研究

在实际检测中缆索拉力会影响导波检测换能效率,同时缺陷大小以及激励频率也会影响断丝缺陷信号的幅值。为了获得可靠的评估检测结果,需对磁致伸缩纵向导波平行钢丝缆索断丝缺陷信号进行研究。首先,在张拉情况下进行了缆索断丝导波检测实验,得到了拉力对断丝缺陷信号幅值的影响。然后,进行了缆索多根断丝导波检测实验,得到了不同激励频率下断丝根数与缺陷信号幅值间的关系。结果表明:缆索拉力对断丝缺陷信号幅值有一定的增强效果,但随着拉力增大其对幅值的增强效果会逐渐减小。同时,在一定激励频率下,断丝缺陷信号幅值与断丝根数呈近似线性关系。基于本文研究结果,可支持检测人员对检测信号进行补偿及分析,得到较可靠的断丝缺陷检测结果。     

基于影响矩阵法的斜拉桥斜拉索合理初始张拉力分析

针对斜拉桥建模过程中斜拉索内力与设计成桥索力存在偏差的问题,为确定斜拉索合理的初始张拉力,提出基于影响矩阵法的斜拉索合理初始张拉力计算方法。该方法根据斜拉索张拉过程中其两端的位移和索力协调关系,构建一种影响矩阵,通过该矩阵计算斜拉索的合理初始张拉力。以某大跨度独塔斜拉桥为例,采用该方法计算斜拉索合理初始张拉力,并对比分析了施加不同初始张拉力后的斜拉索内力;考虑该方法确定的初始张拉力和将设计成桥索力作为初始张拉力的2种工况,分析不同初始张拉力对桥梁结构响应的影响。结果表明:该方法计算得到的斜拉索内力与设计成桥索力相对差值小于0.01%;初始张拉力对桥梁结构变形和斜拉索内力影响显著,在斜拉索中施加该方法确定的初始张拉力,可使斜拉索内力达到设计成桥索力。     

宁波招宝山大桥主梁拆除部分斜拉索检测及其缺陷处理

介绍了宁波招宝山大桥主梁拆除部分斜拉索检测的方法和结果，斜拉索锚具接长筒环向开裂和聚乙烯炉套损伤的修补方法。     

表面损伤斜拉索雷诺数临界区气动力与流场分析

斜拉索由于具有自身质量轻、结构刚度差、结构阻尼小和自身长细比大的特点，极容易发生风（雨）致振动，对桥梁结构的安全性能产生很大的影响，而斜拉索作为斜拉桥的重要受力构件，准确掌握其风荷载对于桥梁抗风设计具有重要意义，特别是斜拉索在生产、运输和安装过程中表面可能受到损伤，该斜拉索在临界雷诺数区的气动力特性和流场特性更是值得研究的问题。针对此种状况，通过同步测力风洞试验，对表面无损伤斜拉索模型和表面损伤斜拉索模型在不同风攻角下的升力系数进行时程分析，得到边界层转捩的3个区域；将升力系数时程进行快速傅里叶变换计算得到升力时程频谱图，并通过频谱图分析随机信号的频域特征；对比从雷诺数亚临界、临界到超临界区表面无损伤和表面损伤斜拉索的流场变化，并从周围流场变化的角度分析雷诺数临界区斜拉索气动稳定性及可能的机理。研究结果表明：表面无损伤和表面损伤模型的升力系数随雷诺数的变化规律基本一致，二者的升力时程在TrBL0向TrBL1阶段和TrBL1向TrBL2阶段过渡过程中会出现双稳态现象，损伤会影响斜拉索尾流区旋涡脱落的情况，进而对不同雷诺数下的Strouhal数值变化产生一定的影响。