嘉绍大桥斜拉桥边跨钢箱梁架设方法及支架的受力分析

为适应多塔斜拉桥连续钢箱梁架设精度的高要求,施工方研究提出了支架上拼装边跨钢箱梁的架设方法.该文在介绍该架设方法的基础上,对其支架建立有限元模型,考虑边跨钢箱梁施工全过程,参照现行的桥梁设计规范,确定相关参数、工况和计算荷载,对边跨钢箱梁钢结构支架进行强度及稳定性分析.计算结果表明:嘉绍大桥斜拉桥边跨钢箱梁支架各构件应力和整体稳定性均满足规范要求,支架结构形式和构件截面尺寸设计合理.     

大桥正交异性板钢箱梁裂缝处治与加固技术

以某长江公路大桥为例,对桥梁运营阶段正交异性板钢箱梁裂缝病害成因进行分析,通过对交通量和车辆轴载分析,以及钢箱梁疲劳开裂有限元计算,提出综合处治方案,并进行结构理论计算。通过对试验段应变监测实测数据分析,进一步优化加固方案。     

基于长期监测的北方跨海斜拉桥钢箱梁截面温差特性分析

钢箱梁斜拉桥受其结构特征影响受力状态非常复杂,钢箱梁结构温度受环境条件影响变化难以预测,截面内温度差异对钢箱梁应力分布具有显著影响,确定钢箱梁截面内温差基准值是确保桥梁结构安全耐久的必要条件。目前国内外设计规范对截面温差基准值的确定尚没有统一的方案。通过坐落于我国北方冰冻海域的大跨度钢箱梁斜拉桥长期监测系统,获取跨中主梁截面温度测点监测数据。对2012年跨中大气温度数据进行整理,年温度变化具有显著的季节性特征。钢箱梁跨中截面的6个主要温度测点的温差分析显示,顶板横向温差与顶底板纵向温差显著,底板横向温差非常小,顶底板温度横向分布呈明显不对称性。采用加权威布尔分布分别建立主要测点间正负温差概率分布模型,分布函数拟合效果良好。在此基础上结合国内外相关规范提出了基于极值分析的截面内温差基准值计算方法。以2012年至2015年的监测数据为样本,在年样本抽样数取12的前提下,对钢箱梁截面上最为显著的两组测点温差的基准值进行了计算。计算结果表明,指定50年重现期下钢箱梁跨中截面顶板横向温差为21.42℃,顶底板竖向温差为28.53℃,超过《公路桥涵设计通用规范》规定的20℃,设计与监测钢箱梁斜拉桥时必须对主梁温度应力给予足够的重视。     

基于荷载试验和监测系统的某大跨度悬索桥结构状态评估

为进一步了解大跨度桥梁的结构状态,本文通过对桥梁荷载试验期间的监测系统实时监测数据、现场试验测量数据和大桥有限元模型模拟计算数据的对比挖掘分析,以定量化的形式通过与结构状态相关的参数指标,评估桥梁的结构状态。以国内某新建大跨悬索桥为例,通过安装的健康监测系统采集桥梁在静载试验条件下各控制截面的挠度、应变、振动等结构响应实时监测数据,计算桥梁挠度和应变特征值,采用频谱分析等方法计算大桥的模态参数,然后基于挠度、应变、模态参数的监测结果与现场试验测量结果、有限元模型计算结果的对比分析,并参照现场荷载试验评定方法,评估桥梁的结构状态。实验结果表明:监测系统时程数据可观测到明显的加载和卸载情况,监测系统运行良好,在试验荷载下桥梁处于弹性工作状态,整理受力状态良好,大桥结构整体刚度满足设计荷载的正常使用要求。作为新建桥梁,该评估结果还可作为桥梁的初始状态,作为后续评估桥梁结构状态和健康监测系统工作状况的参考基准。     

瀛洲大桥结构健康监测系统设计

根据洛阳瀛洲大桥作为城市景观桥梁的异型拱桥结构特点和养护管理的需求,提出了基于自动化传感测试在线监测系统与人工巡检系统相结合的综合监测策略.根据大桥构件在结构安全中的重要性和易损性确定了监测内容,采用通用软件ANSYS建立了大桥空间有限元结构分析模型,进行全桥结构静动力特性分析,重点对于大桥关键受力区-拱脚倒三角区进行...     

江阴长江大桥钢箱梁疲劳应力特征分析

为准确评估钢桥结构的疲劳损伤状态和剩余疲劳寿命,以江阴长江大桥为背景,对该桥钢箱梁疲劳裂纹产生位置进行连续疲劳应变监测,获取应变时程数据,结合雨流计数法技术建立日疲劳应力谱;分析应力幅~循环次数分布规律;研究累积损伤度分布特征,建立损伤度分布模型,计算不同车道构造细节疲劳损伤度和剩余寿命。研究结果表明:钢箱梁顶板测点、U肋与横隔板焊接末端处、弧形缺口有效截面最小处均以压应力为主,U肋以拉应力为主;应力幅累积循环次数分布服从Weibull函数分布;疲劳累积损伤度分布服从Boltzman函数分布,顶板与U肋连接处U肋腹板沿横桥向慢车道疲劳损伤较快车道损伤大,下游车道较上游车道损伤大,其中下游慢车道U肋腹板细节疲劳损伤最大。     

大跨悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型

为描述大跨桥梁服役前完好状态时的结构性能,建立了润扬悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型。首先,探讨面向健康监测需求、建立适度精细基准模型的目标,提出了采用正交异性壳单元等效钢箱梁的建模策略。然后,就钢箱梁的简化模拟、桥塔的动力模型修正、成桥状态初始构形及内力的确定、主梁边界条件的确定和钢箱梁局部应力分析等关键技术问题进行了详细的研究。最后,对所建立的基准有限元模型采用润扬悬索桥成桥试验的实测结果进行了验证。结果表明,该基准模型能从整体结构尺度与局部构件尺度两个方面准确地模拟结构的实际性能,从而为润扬悬索桥的损伤识别与状态评估提供了可靠的结构描述与分析依据。     

结构健康监测系统与巡检养护管理系统在青岛海湾大桥上的一体化设计

正在中国山东省建设的青岛海湾大桥包含一座双塔双柱钢箱梁斜拉桥、一座独塔双柱钢箱梁斜拉桥和一座独塔自锚式钢箱梁悬索桥,主线全长28.880 km.对于这样庞大而复杂的大型桥梁结构体系,传统的桥梁巡检养护方法难以精确有效地检测和识别大桥内各构件的结构健康变化状况.随着现代传感、网络通讯、信号分析与处理、数据管理、知识挖掘、结构分析等领域技术的发展和成熟,综合了这些技术的结构健康监测系统实现了指导结构的运营管理,验证设计假设和参数,预警异常荷载响应损伤,评估结构的性能与安全,纠正更新结构设计标准等功能.青岛海湾大桥的运营期结构监测巡检养护管理系统,包含自动化数据采集系统、基于半自动化人工巡检的养护管理系统、构件评级系统和损伤预警状态评估系统,以大桥结构为平台,有机结合结构健康监测系统与巡检养护管理系统,结构健康监测为巡检养护管理提供目标和依据,巡检养护管理给结构健康监测作补充和完善,一体化的设计最大限度地保证大桥安全运营,延长大桥使用寿命.     

基于模糊神经网络的既有钢筋混凝土桥梁构件可靠性评估

介绍了模糊神经网络的基本理论知识,根据其知识体系和既有桥梁可靠性的研究特点,结合相关文献的规定和研究成果,引入与所检测的截面裂缝宽度、应变值和应变值相关的评估参数Z,利用既有钢筋混凝土桥梁养护等级标准给出了构件技术状况等级与可靠指标的对应关系,然后根据模糊神经网络的理论优势,对输入变量(实测数据:裂缝宽度,应变值和应变值)进行训练,计算出构件在不同荷载作用下的可靠指标,其可用于既有桥梁结构构件可靠性评估中。并结合一实桥拆除构件的试验结果,得到了一些有益的结论,验证了本方法应用于既有钢筋混凝土桥梁构件可靠性评估的可行性。     

双塔悬索桥钢箱梁疲劳损伤典型部位研究

对国内外大跨度双塔悬索桥疲劳开裂分布位置进行调研,总结了钢箱梁疲劳损伤典型部位,依托某大桥检测结果进行验证。通过建立大桥有限元模型,进行了全桥动力响应分析、节段横向受力分布分析以及构造细节应力分析,研究了双塔悬索桥钢箱梁纵向截面位置、横向车道位置、构造细节位置等3个层次的典型部位产生疲劳损伤的受力机理。实桥调查及检查数据和受力分析表明,双塔悬索桥钢箱梁疲劳损伤典型部位,纵桥向为主梁1/4跨截面部位、横桥向主要在重车道车轮位置,U肋穿过横隔板过焊孔位置是最易产生疲劳损伤的构造细节。     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究（双语出版）

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素，为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律，开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先，通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变，得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后，通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点，基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅，通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上，构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数，基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例，采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算，并进行了参数敏感性分析。结果表明：桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小，但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快，而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢，桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

杨浦大桥钢箱梁疲劳应力监测及寿命分析

针对杨浦大桥钢箱梁,进行了疲劳应力的监测分析和疲劳寿命的预测研究.利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据后,结合雨滴计数法技术,得到日应力谱,并通过相关统计分析得到了标准日应力谱.利用标准日应力谱数据和相关疲劳规范,研究了杨浦大桥钢箱梁的疲劳寿命等问题.研究结果表明,由于车辆荷栽谱或有限元模型均存在大量的假定简化,利用记录的应变(应力)时程数据进行疲劳寿命评估,为准确可靠的研究方法;主梁最容易发生疲劳破坏的部位是各个构造细部,因为在构造细部处往往会产生应力集中,使该处应力远高于构件其他部位;根据相关疲劳规范,杨浦大桥钢箱梁角焊缝具有良好的抗疲劳性能,不会由于疲劳受力而破坏.     

大跨径斜拉桥钢结构疲劳监测与评估

以某大跨径斜拉桥为研究背景，基于钢箱梁的定期检测结果，研究了该斜拉桥的钢结构疲劳性能。在疲劳开裂较严重的顶板与U肋焊接细节、关键受力部位的底板与U肋焊接细节、索梁锚固区焊接细节布置传感器，测试各主要焊接细节的疲劳应力历程，基于雨流计数法获得疲劳应力谱。分析结果表明:苏通大桥目前的交通流量远大于2010年前的交通流量；钢箱梁底板与U肋焊接细节、索梁锚固区锚固板与外腹板焊接细节的疲劳寿命评估结果大于设计使用年限；若不计焊接初始缺陷与焊接残余应力，顶板与U肋焊接细节不会过早地发生疲劳破坏。     

某正交异性板钢箱梁斜拉桥UHPC组合桥面改造方案研究

某跨江大桥为主跨460m的斜拉桥,运营多年后正交异性板钢箱梁出现大量裂纹,提出采用超高性能混凝土(UHPC)组合桥面(由配钢筋网的UHPC层与钢桥面板通过短栓钉组合而成)进行改造。为选择合适的改造方案,采用有限元法建立原钢箱梁和UHPC组合桥面钢箱梁(UHPC层厚4.5,5.5,6.0cm)模型,分析各疲劳细节应力及UHPC层应力;开展UHPC层配置钢板条的组合结构模型试验,验证其疲劳性能。结果表明:UHPC组合桥面降低了钢箱梁各疲劳细节最大应力幅,降幅为11%~88%,顶板疲劳细节处裂纹尖端最大应力幅降幅达92%;疲劳荷载作用下,UHPC层顶面应力较低,钢桥面板开裂后UHPC层底面应力较大;采用钢板条对5.5cm厚UHPC层的组合结构加强后,UHPC层名义开裂应力达43.2MPa,200万次疲劳寿命达22.1MPa,疲劳性能满足要求,选择该方案进行改造。     

大跨度铁路悬索桥钢桁加劲梁设计

某大跨度铁路桥位于强震山区,采用主跨1060 m的上承式钢桁梁悬索桥,主桁采用华伦式桁架,桁宽30 m、桁高12 m,节间长10 m。结合强震山区铁路悬索桥的受力特点,加劲梁约束体系采用塔梁分离、塔墩固结的半飘浮体系,桥塔处纵向阻尼器与下平联设置在同一平面,桥塔和桥台处均设置相互协调工作的横向支座与横向阻尼器,并设置地震反压结构,在桥台端横梁中央设置局部受压支座,解决了大跨度铁路悬索桥抗强震、大风作用及轨道局部平顺性问题。钢桁梁主要构件采用Q370qD钢,局部构件采用Q500qD钢,主桁杆件和联结系杆件分别采用M30和M24高强度螺栓连接。加劲梁主桁上弦杆采用箱形截面杆件、焊接整体节点,下弦杆主要采用H形截面杆件、拆装式节点;上层通过交叉平联使箱形弦杆与钢桥面组成整体断面共同受力,下层采用H形弦杆与交叉平联组成镂空层,采用斜杆受拉为主的横联,解决了铁路悬索桥钢梁的疲劳问题,同时具有较好的经济性。结合场地及运输条件,加劲梁分区段采用顶推、原位拼装、缆索吊结合的方案施工,解决了山区大跨度悬索桥的施工难题。     

钢桥面SMA沥青铺装层应用优化研究

鉴于SMA沥青混合料近年来在正交异性钢箱梁桥面铺装层上的应用效果不是很理想,以及对国内已建钢箱梁桥面铺装层的分析研究,从混合料级配优化角度,试验室制作采用不同沥青改性剂、外加剂组合成的五种SMA沥青混合料,通过室内试验,确定每种方案的常规指标、车辙等路用性能指标,并结合复合梁疲劳试验结果进行对比分析,最终确定了最佳的沥青混合料组合方案。结果表明,高粘改性剂相对SBS改性剂有较好的路用性能,各种外加剂的选用对混合料的高温稳定性、耐疲劳性有较大提高。     

小半径大曲率连续弯钢箱梁桥受力性能研究

采用空间有限元方法,结合具体工程对立交工程中常见的小半径大曲率钢箱梁桥进行了研究分析,对其在不同荷载作用下的受力特性做了分析和比较,并对曲线钢箱梁桥的受力特点、剪力滞效应和实用计算方法进行了探讨,并提出了简化计算模式。结构分析表明:对于薄腹箱梁,增设横隔板是减小截面畸变变形的最优方案。可供同类桥梁的设计分析参考。     

寒冷地区中等跨径连续钢箱梁桥设计分析

本文对寒区中等跨径连续钢箱梁桥,分别按7.5cm沥青混凝土铺装方案和10cm水泥混凝土+10cm沥青混凝土组合铺装方案进行设计,分析钢箱梁用钢量指标随桥梁跨径、箱梁梁高的变化规律,研究寒区钢箱梁桥采用组合铺装后,钢箱梁用钢量指标变化情况,为寒区中等跨径钢箱梁桥的设计提供参考。     

钢箱梁拼装及桥位焊接的监理

为使钢箱梁桥位焊接后能符合设计给定的线形,从预拼装阶段开始,控制各项工序的质量.钢箱梁的制造和预拼装可分为长线法和短线法.悬索桥的钢箱梁吊装时,钢箱梁的空间位置由主缆线形和吊索长度确定,钢箱梁吊装后其线形已经确定,不可能在吊装过程中或吊装后再行调整;而斜拉桥则在钢箱梁吊装时,通过施工监控逐个调整吊装梁段的索力、远点的标高和里程实现设计给定的线形.介绍斜拉桥钢箱粱吊装过程中吊装梁段的调整方法、合龙段吊装前后的注意事项.以西堠门大桥为例,说明钢箱梁桥位焊接施工期的监理要点.     

新建G1501泖港大桥主桥设计

平申线航道(上海段)整治工程中泖港大桥主桥为一座预应力混凝土箱梁与钢箱梁混合而成的桥梁,桥梁的总体跨径布置为65 m+135 m+65 m,其中主跨跨中55 m范围布置了钢箱梁其他部分布置为预应力混凝土连续梁。该桥的主梁在中间桥墩处梁高为7.2 m,高跨比为1/18.75,跨中梁高3.2 m,高跨比1/42.18,混凝土部分箱梁梁底按2次抛物线变化,钢箱梁采用等截面形式。对该桥采用ANSYS软件建立板壳实体模型进行主桥整体分析表明,该桥各个结构部位的受力满足规范要求。该桥的施工方法采用了悬臂对称浇筑混凝土梁段、支架上浇筑边跨混凝土合龙段、施工钢混结合段以及整体吊装钢箱梁节段等。运营情况表明该混合梁结构形式具有优良的力学性能,可供类似工程参考。