考虑运营环境不确定性的斜拉桥模态频率识别

为剔除运营环境因素（温度、车辆荷载、风等）对斜拉桥结构模态频率的影响，凸显因结构损伤引起的频率变化，对运营环境和模态频率之间的量化和传递进行研究。首先，考虑温度对材料弹性模量以及几何特性的影响，对温度影响模态频率的机理进行分析，以灌河大桥为工程背景，在较长时间尺度内对模态频率进行单因素回归分析；然后，根据匀速移动常量力作用模型推导移动荷载和结构振动强度的关系，考虑到车辆荷载及风荷载在较短时间尺度内对桥梁结构作用存在较强的耦合关系，采用非线性主成分分析方法（NLPCA）对运营环境因素进行主要特征提取和冗余信息的剔除，使用人工神经网络（ANN）模型实现两者之间的量化和传递；最后，提出基于运营环境变量分析的模态参数修正方法。结果表明：在较长时间尺度内，温度和车辆荷载与斜拉桥模态频率均有明显的负线性相关性，40℃季节温差对灌河大桥模态频率的影响为1.3%；非强风期间，主梁加速度RMS可近似反映桥上车辆荷载的变化；在短时间尺度内，温度与车辆荷载2种因素影响水平相当，一天内对灌河大桥影响一般不超过1%；基于NLPCA的ANN回归模型能较好地实现灌河大桥环境因素与模态频率的传递，剔除运营环境因素影响后的斜拉桥模态频率变异性明显降低，主要包含某些随机误差，符合正态分布。     

时变温度下某吊杆拱桥结构的模态试验与分析

针对时变环境温度对实际桥梁结构的动力特性影响问题,进行了试验研究。首先,对某一吊杆拱桥模型进行了长期动力测试,通过模态参数识别,得到了该结构在不同温度下的前6阶频率、阻尼比和振型;其次,采用测试模态参数,利用子结构方法对该拱桥模型进行了有限元模型修正;再次,将结构的测试模态参数与修正后有限元模型的动力特性进行了比较分析;最后,通过回归分析,建立了环境温度与结构频率的关系模型,并利用该模型建立了测试结构在完好状态下的置信区间,从而利用该置信区间对测试模型结构的性能进行了诊断。研究发现:测试结构的频率随环境温度的升高呈下降趋势,而测试结构的阻尼比、振型对环境温度的变化并不敏感。     

时变温度下某拱桥的状态诊断

在时变温度下,利用结构模态参数对桥梁结构状态诊断进行试验研究。通过对某拱桥模型进行长期动力测试,并对测试加速度信息进行模态参数识别,得到该模型在不同温度下前4阶的频率、阻尼比和振型。利用测试数据对该拱桥模型进行有限元模型修正,将结构的测试动力特性与有限元计算结果进行比较,分析该结构动力特性随温度的变化规律,建立环境温度与结构频率的关系模型,并利用该模型对测试模型的结构性能进行诊断。本文所提出的结构状态诊断方法能有效判别时变温度下该拱桥模型结构是否产生损伤,也为实际桥梁结构状态诊断提供了一种有效思路。     

温度对钢筋混凝土简支梁模态频率影响机理的研究

准确的模态频率测试是基于动力特性损伤识别的基础,而环境因素(特别是温度)会引起模态频率显著变化,造成损伤识别方法失效。文中以钢筋混凝土简支梁为研究对象,通过定量对比混凝土弹性模量、几何尺寸、边界条件、温度自应力变化对模态频率的影响程度,阐明了温度影响钢筋混凝土简支梁模态频率改变的内在机理。结果表明,混凝土弹性模量的温度依存性是造成模态频率变化的主要原因。     

基于温度影响的简支梁桥损伤识别的研究

近年来,基于振动的桥梁损伤识别成为土木工程的研究重点,而环境因素对模态参数的影响越来越引起人们的关注,温度是影响模态频率的主要环境因素。本文利用有限元软件ANSYS进行模态分析得出了不同温度下桥梁的模态频率值,实现了考虑温度影响的桥梁损伤位置和程度的定量识别。     

大跨度钢斜拉桥施工阶段非线性温度影响研究

在太阳幅射、大气日温度变化、风速的组合影响下，钢桥可能会发生较大的温度变化。而钢材导热性能好，对环境温度变化比较敏感，在某些情况下，由温度变化产生的温度影响力可与恒、活载效应相比较。讨论了桥梁结构温度影响的各种分析方法，推导了任意温度场分布引起的荷载效应计算公式。结合南京长江第二大桥的施工监控，根据实测温度场，研究了非线性温差对大跨度钢斜拉桥施工阶段的影响。分析结果可为今后同类桥梁的设计、施工提供指导。     

大跨度提篮拱桥动力特性参数分析

动力特性是影响桥梁结构安全的重要因素。为研究大跨度提篮拱桥的动力特性,以菜园坝长江大桥为工程背景,基于Midas civil 2012建立了主桥有限元模型,利用子空间迭代法计算了主桥的动力特性;通过脉动试验进一步对有限元模型进行了确认。在确认后的有限元模型基础上,研究了包括矢跨比、内倾角、拱肋刚度等主拱结构参数对动力特性的影响。结果表明:桥梁模态呈低频、密集分布特点,模态耦合程度高;矢跨比对结构竖向振动频率影响较大;拱肋内倾角对横向振动频率影响明显;拱肋刚度的提高会导致竖向横向振动频率的小幅增加。研究结果可为同类型桥梁动力设计和安全评估提供参考。     

桥梁实测频率的温度影响分析

基于桥梁健康监测系统的实测数据,研究了桥梁实测频率的温度影响规律,结果表明桥面实测频率在一天内呈周期变化,且总体趋势随温度升高而降低,但桥面频率时程曲线与温度时程曲线有时存在相位差。利用有限元模型分析了桥梁温度变化与频率变化的内在影响机理,结果表明温度导致的弹性模量的改变对频率的影响占主导地位,温度变化量与频率变化量近似成线性关系,并且有限元模拟的频率的温度影响趋势与实测数据的温度影响趋势一致。     

大跨连续梁桥振动特性的环境时变特征分析

长期连续下挠是大跨连续梁桥最主要的病害,基于封闭式联通管对佛开高速公路九江大桥进行挠度监测,利用峰值拾取法识别结构模态频率。研究日常运营条件下大跨连续梁桥振动特性的环境时变特征,结果表明,环境温度与九江大桥实测频率存在明显的相关性,随环境温度的上升而逐渐减小,随环境温度的下降而逐渐增大。     

基于概率统计的运营状态下索力变异性分析与评价

为准确评价运营状态下的斜拉索索力状态,以某实际运营的双塔钢箱梁跨海斜拉桥为背景进行研究。基于该桥的监测索力和温度数据,分析环境温度造成的索力变异性,在此基础上采用经验模态分解法从索力监测信号中分离车辆的影响,通过回归分析建立与温度无关的标准索力及其概率分布模型,提出基于标准索力分布特性的索力评价基准与评价方法。采用该方法对该桥的索力状态进行评价,结果表明:消除车辆和温度影响的标准索力分布具有良好的正态性;索力个别值抽样检验速度快,但可能受监测数据变异性的影响而失效;基于分布特性的索力评价能够更好地适应监测数据的变异性和随机性,具有更好的可靠性和实用性。     

整体式桥台桥梁的动力试验研究

研究了上坂大桥(中国最长的采用整体式桥台的无伸缩缝桥梁,简称为整体式桥台桥梁)在天然脉动荷载作用下的自振特性,得到关于该类桥梁自振特性的结论;采用结构分析软件ANSYS建立全桥的空间模型,计算该桥的自振特性,并与实测结果进行比较,结果表明:有限元模型具有较好的可靠性;实桥试验还测试了无障碍行车试验和跳车试验作用下桥梁的强迫振动特性,结果表明:该类桥梁的冲击系数值较大,而现行技术规范的取值值得商榷;此外该类桥梁具有较强的耗能能力,抗震性能较好。研究结果有助于对该类桥梁动力特性的认识和进一步开展无伸缩缝桥梁的抗震性能研究。     

改进随机子空间系统辨识方法及其在桥梁状态监测中的应用

为了提高基于振动参数识别的大型斜拉、悬索桥梁在线状态监测系统在灾害天气发生时,评价和预报桥梁状态的实时性。根据随机子空间模态参数辨识方法的特点以及在线数据采集与状态评价过程对参数辨识的要求,利用递推算法构造TOEPLITZ矩阵,减少辨识过程中的重复运算量达到缩短运算时间的目的。该算法在香港汀九大桥状态监测系统数据处理中应用的结果表明,运算时间能够满足台风天气情况下对桥梁状态评价实时性的要求。     

钢桥面浇注式+SMA组合结构车辙变形深度预估

为了阐明浇注式沥青混合料室内60 ℃车辙试验结果与实体工程应用中表现出的高温稳定性不一致的原因,揭示钢桥面浇注式沥青混合料+改性沥青SMA组合结构车辙变形发展规律,采用理论研究与工程应用相结合的方法,以马鞍山长江公路大桥为依托,采用建设期现场铺装用沥青混合料成型试件,进行了40 ℃、60 ℃、70 ℃温度条件下、接地压强为0.5,0.7,1.0 MPa的组合结构车辙试验,建立了车辙深度与温度、接地压强、作用次数之间的函数关系。通过试件模型的有限元分析和混合料抗剪强度计算,提出了不同温度、接地压强条件下的抗剪性能参数,建立了与温度、荷载作用次数、抗剪性能参数相关的车辙深度预估模型。同时,根据实桥温度场、轴载谱,分温度、荷载区间进行了轴载作用次数统计和车辙深度计算,并用实桥车辙对预估模型进行验证。结果表明：车辙深度与荷载作用次数呈对数函数关系,与温度和抗剪性能参数呈幂函数关系,相关性显著;所提出的预估模型计算所得车辙累计深度与现场历年实测结果基本一致,该桥15年设计寿命期末的车辙深度预估值将达到2.354 mm;基于实桥结构、铺装材料、交通、气候条件所建立的预估模型,可实现车辙破坏深度的有效预估,对指导中国钢桥面浇注式沥青铺装设计具有重要作用。     

基于GPS的润扬大桥悬索桥位移监测与分析

介绍润扬大桥结构健康监测系统中的GPS子系统,对系统采集的大量数据进行了分析,研究了悬索桥在台风、温度、特殊车辆荷载作用下位移变化情况。研究结果表明:台风作用下桥面横向和竖向位移以跨中最大;温度对竖向以及顺桥向的位移有较大影响;正常运营状态下以及重车过桥时,桥面变形远小于设计荷载作用下的变形,结构具有较大的安全储备。     

京沪高速铁路济南黄河大桥主桥设计

京沪高速铁路济南黄河大桥的主桥桥式方案选择时充分考虑了水文及高速行车对结构的要求,采用刚性梁柔性拱方案。重点介绍了新型带K撑的主桁结构及正交异性整体式桥面在该桥的应用。     

东莞东江大桥钢桁梁合龙技术

东莞东江大桥主桥为双层刚性悬索三桁加劲连续钢桁梁公路桥,跨径布置为(112+208+112)m,三桁整体受力。大桥分2次合龙(平弦合龙和加劲弦合龙),为解决合龙位置杆件偏差问题,结合该桥的工程特点,提出利用墩顶临时支承起顶装置、温差法及主墩墩顶临时纵向顶推装置的解决措施。采用结构分析软件,建立全桥有限元计算分析模型,通过对合龙工况的分析,确定了起顶位置及起顶高度,分别实现大桥平弦及加劲弦合龙。实践证明,大桥顺利合龙且各项指标均满足设计要求。     

新乡市牧野桥设计

该文论述了新乡市牧野桥的桥型选择、结构及景观设计。该桥梁造型美观,施工方便,造价节省。该桥梁设计有关内容可供桥梁设计人员参考。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥关键技术研究

天兴洲公铁两用长江大桥是北京至广州客运专线在武汉跨越长江的重要桥梁,其主桥为主跨504 m的双塔三索面三主桁斜拉桥,铁路、公路分上下2层布置。重点介绍武汉天兴洲公铁两用长江大桥结构体系、主桁结构、基础选型和基础施工等关键技术及研究成果。     

厦漳跨海大桥北汊主桥抗震性能研究

厦漳跨海大桥北汊主桥是主跨780 m的连续钢箱梁双塔斜拉桥,场地地震基本烈度高达Ⅶ度,其抗震设计非常复杂,且无规范可循,为此开展专门研究.以JTG/T B02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》为指导,从抗震设防标准、地震动输入、动力有限元建模、抗震性能评价、抗震构造措施检查等方面,对厦漳跨海大桥北汊主桥抗震性能研究进行介绍,为类似桥梁抗震设计提供参考.     

铁路大跨度刚架拱桥结构设计与分析

阐述了九江至南昌城际轨道交通修水特大桥主桥桥式方案的构思,该桥受线路条件控制,要求尽量采用较低梁高的桥式方案,通过研究比选,设计推荐采用(32 140 32)m钢箱刚架拱桥式方案。重点介绍该桥式结构的总体设计和结构分析。