变权综合评估法在桥梁状况评定中的应用

引入变权综合概念,将公路桥梁状况的常权综合评估模式转换为变权综合评估模式。通过比较常权综合评估法和变权综合评估法两者的评分结果来看,变权综合评估法能更好地反映个别部件情况。该计算结果及结论对桥梁技术状况评定具有一定的借鉴意义。     

基于MEA-BP神经网络的自锚式悬索桥施工阶段吊索索力预测分析

为减小自锚式悬索桥在施工过程中吊索索力偏差对桥梁线形的影响程度，提高有限元模型的计算效率，提出一种基于思维进化(MEA)算法优化BP神经网络的吊索索力预测方法，以实现对桥梁各施工阶段的高精度逼近与吊索索力的快速反馈。在考虑施工过程中材料参数、荷载参数和环境温度等因素的不确定性基础上，结合有限元模型得到神经网络训练样本集。通过MEA算法实现BP神经网络权值与阈值的寻优，从而提高BP神经网络的预测精度。以某空间索面自锚式悬索桥为工程背景，建立该座桥梁的MEA-BP神经网络预测模型。结果表明，MEA-BP神经网络较传统BP神经网络具有更强的泛化能力与预测精度，MEA-BP神经网络的预测值与现场实测值的误差在10%以内，MEA-BP神经网络模型在索力预测方面具有较好的适用性。     

既有铁路桥梁状态评估指标体系和方法研究

基于大量学者关于桥梁结构状态评估的研究成果,建立既有铁路桥梁结构状态评估指标体系。在总结国内外桥梁状况评估分级和评定标准的基础上,提出基于可靠度理论的既有铁路桥梁状态评估标准。根据层次分析法原理,计算出评估体系的综合集成权值,并结合模糊理论,定义结构平均损伤度,从而形成一套新的基于可靠度理论的既有铁路桥梁状态评估方法。最后,给出一个既有铁路桥梁状态评估实例说明所提出方法的实现过程。     

站台雨棚钢结构在锈蚀作用下的耐久性评估

考虑钢构件由锈蚀引起的几何削弱及材性退化,提出一种钢结构在锈蚀作用下的耐久性评估方法。通过引入大气腐蚀模型,采用锈蚀缺陷分析方法建立结构有限元模型,同时给出锈蚀钢材屈服应力比下降标准曲线得到结构剩余承载力准则。基于该评估方法,通过迭代计算构件的临界失重率,进而确定构件的损伤系数(耐久性指标)。结合算例阐述站台雨棚钢结构在大气均匀锈蚀作用下的耐久性评估流程。研究结果表明:站台雨棚整体结构的损伤系数随服役时间近似呈线性增长;均匀锈蚀引起的几何削弱与材性退化对结构整体的损伤系数几乎相同;该分析流程可为高铁站台雨棚在大气锈蚀作用下的耐久性评估提供参考。     

基于桥梁健康监测系统的斜拉索损伤识别

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件。斜拉索的锈蚀、断丝等损伤必然导致索力、主梁线形及结构内力状态的改变,威胁结构的安全。在介绍目前国内外先进的索力及挠度监测方法之后,以一座独塔斜拉桥为例,采用拉索损伤敏感性分析方法,探讨基于主梁挠度及索力监测的斜拉索损伤识别方法的具体应用及其适用性。     

大跨径连续刚构桥安全性评估的综合分析方法

结合不确定层次分析法、考虑专家评判水平群判断理论、加权集值统计理论、重心决策理论和变权原理,提出桥梁安全综合评估方法。阐明该方法涉及的安全性能评估流程、指标体系、评估权重、指标评语及其确定方法等问题。该方法可考虑安全性评估过程中模糊性、不确定性和不均衡性,使安全评估过程更趋可靠。采用该方法对八尺门连续刚构桥进行安全性能评估,结果表明:日常天气下该桥综合得分为95.422,台风天气下综合得分为95.466,汶川地震后综合得分为95.637,安全状态均为良好,"韦帕"台风和汶川地震对八尺门安全性能基本没有影响,这与现场检测结果相符。     

铁路曲线箱梁桥曲率对车桥系统振动响应的影响分析

以洛湛铁路通道益阳至永州段宝庆东路立交桥为工程背景,采用曲线桥梁列车—桥梁时变系统空间振动分析模型,在该模型中车辆表示为26个自由度的多刚体系统模型,桥梁结构则离散成空间曲梁单元,进行曲线箱梁桥列车—桥梁时变系统空间振动响应分析。采用计算机模拟方法,计算了列车以不同车速通过不同曲率的曲线箱梁桥的空间振动响应,探讨曲线梁桥曲率对车桥系统振动响应动力学性能指标诸如桥梁的横向位移、车辆的Sperlin平稳性指标、脱轨系数、轮重减载率等的影响规律。计算结果表明:车桥系统振动响应与曲线半径有关;随着车速的提高,列车运行时对曲线桥梁的曲率设置更为敏感;建议列车通过洛湛铁路通道益阳至永州段宝庆东路立交桥时,行车速度以不超过110km·h-1为宜。     

基于车桥耦合动力分析的钢桥疲劳损伤与剩余寿命评估

提出基于车桥耦合动力分析的钢桥疲劳评估方法,建立车桥动力系统模型进行列车过桥耦合振动分析,求解桥梁构件疲劳应力,在此基础上,采用S-N曲线法对关键构件的疲劳损伤和剩余使用寿命进行评估。以一座铁路下承式钢桁梁桥为例,利用实测应力数据对所提方法进行验证,与既有方法评估结果进行比较,并研究了车速和轨道不平顺对桥梁疲劳性能的影响。结果表明:本文方法所得构件疲劳应力与实测数据符合较好,能够对铁路钢桥疲劳损伤和使用寿命进行准确评估;列车速度对桥梁疲劳性能有显著的影响,构件疲劳损伤程度并不一定随着车速的提高而增大;轨道不平顺能够显著影响桥梁疲劳损伤累积,轨道平顺性越好,构件疲劳损伤程度越低,加强轨道维护、保持良好轨道状态能够有效延长铁路钢桥的疲劳使用寿命。     

斜靠式系杆拱桥浮拖法施工监控

以跨径100 m的斜靠式系杆拱桥为对象,针对浮拖法施工中的单侧拱肋拼装、浮拖施工、两侧框架结构就位、桥面板铺装、索力二次张拉等主要施工工况下结构的受力及变形进行了详细的计算分析。根据计算结果,明确了具体的施工监控内容及测点布置位置,通过施工监控对该桥主要施工过程进行控制,确保成桥后的几何线形和内力状态符合设计要求。研究结果表明:本桥经过有效的全过程监控,成桥后系杆线形理想,主吊索索力及成桥内力与设计状态偏差较小,满足相关要求。本文所述的监控方法及思路可为日后采用同类施工方法架设的长大构件提供一定的参考及经验积累。     

基于ANSYS的钢-混凝土叠合梁斜拉桥施工段索力控制

为了在施工过程中对设计索力进行精确控制,进而为二期恒载作用下的索力调节提供依据,利用ANSYS建立了斜拉桥三维空间有限元模型。计算分析时考虑每条斜拉索索力之间的相互影响,基于内应变能最小的原则,采用循环迭代的温度荷载法模拟施加斜拉索预应力。以一主跨为400 m的钢-混凝土叠合梁斜拉桥设计方案为依托,分析在最大单悬臂施工工段利用该方法施加索力的可行性。结果表明,当循环迭代37次后,索力误差已经控制在5%以内,在此基础上计算桥梁的竖向以及纵向最大位移分别为0.016,0.027 m,均能满足线形限度的要求。     

悬索桥状态评估中初始张力确定的反分析方法及应用

以悬索桥运营期状态评估为背景,提出以既有状态为基准进行初始张力确定的反分析方法。结合缆索力学平衡方程,提出反分析的基本原理,建立悬索桥状态评估反分析流程。以跨度为180 m的悬索桥为例,进行初始张力反分析,得到以所得初始状态为基准的活载效应理论分析结果。通过与以设计为基准的荷载效应理论解和现场实测结果的对比,分析初始张力确定的误差对桥梁挠度和缆索应力的影响。结果表明:本文提出的悬索桥缆索初始张力反分析方法精度较高、可操作性较强,对同类悬索桥状态评估中初始张力的确定具有理论借鉴意义。     

悬索桥主缆线形静力解析解

假设悬索桥主缆自重沿弧长均匀分布,加劲梁、桥面等其余恒载沿水平均匀分布,根据索微元的力学平衡关系,通过引入一个参变量,导出了悬索桥主缆成桥线形的解析参数方程。由边界条件,将定解问题转化为一组非线性方程组,以抛物线理论值为求解初始值,采用拟牛顿法求解未知参数和水平张力,然后由积分法确定主缆索有应力长和无应力长,算例结果表明该法收敛速度较快,计算精度较高。     

东莞水道特大桥钢管拱肋扣挂法施工线型控制

针对东莞水道特大桥主桥结构(主跨拱肋采用钢管混凝土拱形空间桁架结构,主拱肋轴线采用悬链线)和扣挂法施工的特点,采用正装法进行主拱钢结构施工中的线型控制分析。在扣索索力调整阶段,将该扣索索力对结构的作用作为外荷载加在相应位置,已完成调索的扣索作为结构的一部分参与结构受力。索力调整的原则是,使各节段变位尽可能接近裸拱自重挠度,且使已完成调索的各扣索索力变化较小。施工阶段线型控制分析过程中,拱肋轴线始终在理想拱轴线附近。     

京沪高速铁路调节器尖轨刨切曲线线型研究

根据高速铁路调节器的结构特点和使用要求,提出尖轨轨头非工作边刨切曲线的选择原则。建议尖轨轨头非工作边的刨切曲线采用缓和曲线和圆曲线的组合线型,在尖轨理论尖端至圆曲线之间,为一曲率渐变的缓和曲线,在尖轨尖端附近矢度变化较慢,而在距尖轨一定范围时,矢度变化较快。推导出组合曲线的计算公式。该组合曲线尖轨理论尖端位置的曲线半径为1000 m,尖轨实际尖端位置的曲线半径为538.2497 m,圆曲线区段的曲线半径为365.9 m,尖轨实际刨切长度为6.8 m。采用所选线型时,若尖轨向前或向后纵向移动20 mm,尖轨实际尖端位置轨距减小或增加0.06 mm,尖轨刨切起点位置轨距减小或增加0.78 mm。选用的线型具有各点曲率连续变化、尖轨尖端附近曲线变化较缓、轨头宽度大于50 mm以后位置的轨头宽度增大较快等特点,能满足高速铁路调节器的使用要求。     

大跨度铁路斜拉桥换索方案设计与受力性能分析

由于斜拉索安全性病害和功能退化,斜拉桥在运营一定年限后需进行拉索更换。以某大跨双线铁路斜拉桥为工程背景,提出一种适用于铁路斜拉桥的斜拉索更换方案,该方案仅对出现病害的单根拉索进行拆除更换,无需中断桥上铁路行车。基于空间非线性有限元手段,计算拉索更换所致结构效应。结果表明,拉索更换会引起轻微的主梁线形不平顺和结构竖向刚度降低,桥面列车需作限速通行要求,换索状态下,桥梁各构件受力均满足规范要求,本文提出的换索方案是安全可行的。结合计算结果,针对换索方案的拉索张拉工艺和施工条件提出建议,以保证换索施工全过程的桥梁受力合理性。     

悬索桥主缆初张力对成桥结构性能的影响

天津富民桥为单塔空间索面自锚式悬索桥,其主跨主缆由塔顶中点向两侧对称张开至桥面梁端两侧的锚碇,呈空间曲面状态。运用通用有限元分析软件ANSYS,对天津富民桥进行3种不同主缆空缆初张力条件下成桥过程的模拟计算,研究空间索面悬索桥主缆初张力对成桥结构性能的影响。研究结果表明:成桥时,主缆初张力越小,在结构自重作用下主梁底部应力、主缆张力也越小、主塔应力与锚碇应力也越小,主缆初张力的大小对成桥时吊索索力的大小及分布没有明显影响;在活荷载作用下,主缆初张力越小,悬索桥结构体系产生的主缆张力增量则越大,吊索索力增量也越大,即更多的荷载通过吊索传递到主缆,相应地主梁承担的荷载较小,主梁挠度、梁底纵桥向应力随主缆初张力的减小而变小。总之,主缆初张力越小,悬索桥结构体系的性能越佳。     

斜拉桥结构模型试验索力测试方法研究

以某实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,对斜拉桥模型试验的索力测试方法展开研究。开发了一种基于压力环传感器的索力测试系统,基于ANSYS分析平台,按照接触问题对该系统进行了仿真分析。在此基础上,在实验室模型桥上,采用测频法对该系统进行了对比验证。结果表明：该系统操作简单,性能可靠,测试精度较高,在不改变斜拉索刚度的情况下可以实现斜拉桥模型试验中斜拉索索力的实时、长期监测。     

系杆拱桥吊杆张拉方案优化试验研究

以兰新二线新疆乌鲁木齐河特大桥1跨128 m系杆拱桥为背景,建立室内1/16缩尺模型,参照等跨径的3座系杆拱桥索力张拉力进行系杆拱桥吊杆索力张拉试验。设计了4种张拉方案分析系杆拱桥张拉过程中索力变化规律及拆除支架后系梁的应力分布和线形变化情况,推荐了整体受力合理的张拉方案。吊杆在张拉过程中表现出明显的应力重分布,且应力重分布规律呈非线性变化。试验中最先张拉的5#,13#吊杆索力受到的影响最大。拆除支架后系梁变形呈抛物线状,吊杆索力、系梁挠度和系梁应力均增大。     

结合实际锚固构造的大跨斜拉桥索形计算方法

大跨度斜拉桥设计中,斜拉索精确状态的计算是一步重要的计算环节,但求解不易。为解决这一问题,以悬链线解析法为基础,综合考虑索梁锚固构造和索塔锚固构造的影响,提出在斜拉索张拉力、斜拉索规格已知时精确求解斜拉索线形、无应力长度的迭代计算方法,并以一个算例演示计算过程。提出的斜拉索索形计算方法理论上可求得斜拉索索形的精确解,设计者也可根据实际需要设置迭代终止条件控制计算精度;通过算例可知采用本方法计算迭代收敛速度快,计算效率高;在实际工程中,可用于合理成桥状态或某一施工阶段的斜拉索索形求解。     

自重荷载作用下悬索静力解析解

从悬索微元体平衡出发,分别推导以悬索张力分量、索长等为参变量,考虑和不考虑悬索自重集度变化的两种悬索解析式。通过比较发现,去掉悬索伸长影响项,就可直接由考虑悬索自重集度变化的解析式缩减到不考虑其变化的解析式。在用索长表达的解析式中,考虑悬索自重集度变化时对应无应力索长,不考虑悬索自重集度变化时对应有应力索长。算例假定斜拉索梁端张力的竖向分量为已知,按以上两种情况,分别建立以悬索张力的水平分量和塔端张力的竖向分量为未知数的非线性方程组,用拟牛顿法求解,得到悬索未知参数的精确解析解。