韩国桥梁缆索检测机器人研究

缆索是桥梁的重要构件,将机器人技术与无损检测技术结合改进,可开发出实用缆索检测机器人技术。为给桥梁缆索检测机器人的研发和应用提供指导,介绍既有缆索结构无损检测和机器人检测维护技术,重点介绍韩国2010年开始研发的2种桥梁缆索检测机器人的硬件和结构特点。利用目视检查和基于图像处理的检查、基于振动的索力测量、超声波检查、磁学方法和射线照相法等无损检测方法和功能模块,一些国家已经开发了一些用于管道、线路和缆索结构的检测机器人。2010年韩国制定了桥梁缆索检测机器人系统研究计划,主要开发了应用于斜拉桥和悬索桥的桥梁缆索检测机器人。这2种桥梁缆索检测机器人的硬件具有独特的功能,适应缆索直径范围较宽、荷载能力较大,能实现无线控制和通信传输,以及有效的机械电气自锁安全保障功能。试验结果表明,缆索检测机器人可以检测缆索内部钢丝缺陷,基于图像处理技术,可以感测3种不同类型缆索表面各种取向的裂纹状表面缺陷。     

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。     

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。     

油罐车火灾下三塔悬索桥缆索体系抗火性能研究

为了探明三塔悬索桥缆索体系火灾下的力学响应及装有石油或易燃易爆品的大型车辆的过桥方式,以某悬索桥为对象,建立桥梁抗火分析模型,定义钢材随温度变化的热工参数及力学参数,运用油罐车升温曲线对桥梁的缆索体系施加火灾热荷载,对比计算油罐车火灾位于桥梁最外车道和中间车道时,悬索桥主缆和吊索的温度场变化规律及力学性能随时间的变化特征,得到不同场景下桥梁缆索体系的破坏时间。结果表明:油罐车火灾位于悬索桥最外侧车道时,火灾下悬索桥的缆索体系升温迅速,主缆和吊索的力学性能将大幅度折减,最终导致缆索体系应力超过抗拉强度发生破坏;油罐车火灾位于悬索桥中央分隔带旁的最内侧车道时,由于与缆索体系对流辐射距离较远,悬索桥缆索体系升温速率较慢,达到的最高温度较低,力学性能变化较小,火灾下缆索体系将不发生破坏。载有石油或易燃易爆物的大型罐车在通行缆索体系桥梁时,应当由中央分隔带旁最内侧行车道通行。     

大跨连续刚构桥施工阶段地震响应分析

为了研究大跨度连续刚构桥施工阶段桩-土效应对地震响应的影响,以赤水河大桥为例建立考虑桩-土效应和不考虑桩-土效应的两种MIDAS有限元模型,分别采用响应谱法和动态时程分析法对施工过程中最大悬臂端进行地震响应分析,通过对最大悬臂端位移、加速度及墩梁刚接处和墩底的弯矩、剪力的对比分析,得知考虑桩-土效应时,桥梁整体刚度下降,结构变柔,桩-土效应影响桥梁的某种动力特性;桥梁最大悬臂端位移、加速度及墩梁刚接处和墩底弯矩、剪力随着激励方向不同产生不同的变化。     

新书介绍

《缆索支承桥梁——概念和设计》(第二版 )作者 :吉姆辛系丹麦技术大学教授 ,丹麦运输部顾问 ,大带桥与厄勒桑特桥的技术顾问 ,在国际桥梁界享有盛誉。该书是吉姆辛教授在大带桥和厄勒桑特桥设计过程中 ,结合研究设计中的许多问题 ,不断深化构思写就而成。涉及范围甚广 ,罗列世界著名桥梁。在理论与实践方面 ,均有精湛论述 ,是一部极有价值的桥梁工程专著。本书着力于缆索支承桥梁的结构分析。概念明确 ,论述透彻 ,内容丰富、图文并茂。全书共七章 :包括缆索支承桥梁的演进和发展 ,其中囊括当今世界上的名桥 ,如大带桥、明石大桥、多多罗桥…     

拉索干空气除湿系统的气体压强损失特性研究

延长拉索结构寿命已成为当前桥梁缆索领域关注重点。针对桥梁用热挤聚乙烯拉索结构,试验研究了干空气在拉索索体内进气压强与压强损失关系、拉索长度对压强损失的影响以及拉索索体内压强损失特性,结果发现:拉索结构中干空气压强损失量随进气压强增大而增大,且进气压强与压强损失量呈近似线性关系;但在不同进气压强下,索体内部气体压强损失的百分比基本保持不变。同时,拉索索体规格一定时,长度越长,压强损失百分比越大。拉索的干空气压强损失主要在靠近干空气进气口端部。     

基于深度学习与漏磁探伤的桥梁缆索检测预警系统研究

为准确、全面地评估桥梁缆索的损伤，开发了基于深度学习和漏磁探伤的桥梁缆索检测预警系统。该系统主要由检测平台和预警平台两部分组成，利用检测平台中爬索机器人的高清摄像头和磁传感器列阵收集缆索表面的缺陷图像及漏磁信号数据，随后将缺陷图像输入到深度学习模型中对其进行自动分类与识别，利用小波分析处理漏磁信号数据以确定内部高强钢丝锈蚀缺陷位置，并根据检测到的数据提出了五级预警。为验证桥梁缆索检测预警系统的可靠性，利用该系统对4座在役斜拉桥的缆索进行检测。结果表明：该系统嵌入的深度学习模型和经过小波分析处理后的磁信号能够准确识别桥梁缆索表面的缺陷特征和内部钢丝锈蚀位置；该系统中预警平台可以将检测信息及时发送给管养部门，便于其采取相应的补救措施。     

基于椭球形骨料的预制装配式桥梁混凝土构件端壁效应研究

受到边界约束的影响,混凝土构件表层的骨料含量低于构件内部,这一现象被成为端壁效应。在细观尺度上,开展了针对端壁效应影响区域范围以及骨料含量变化趋势的研究。首先,建立了基于椭球形骨料的混凝土细观模型生成方法;其次,提出了端壁效应的计算方法;最后,分析了骨料形状、级配和体积分数对端壁效应的影响。研究成果可为预制装配式桥梁混凝土构件节点处的耐久性能设计和维护提供参考。     

山区高墩桥梁的多点激励随机响应

为了研究山区高墩桥梁在地震动作用下的特殊抗震性能,基于随机振动理论,研究了场地效应、相干效应及行波效应对高墩桥梁在强地震多点激励下的随机响应规律,及墩高变化对高墩桥梁地震响应规律的影响.研究表明:场地效应对高墩桥梁地震响应影响明显,软场地墩的位移值约为硬场地的12倍,行波效应的影响次之,相干效应的影响最小.场地效应对桥梁的影响大小取决于场地卓越频率是否接近于桥梁自振频率;行波效应是不可忽略的一个重要因素,中场地时桥墩最小的位移值约为最大值的30％,软场地时最小值约为最大值的60％;与场地效应和行波效应相比,部分相干效应对桥墩顺桥向位移影响较小.对于山区高墩桥梁随机地震响应分析,考虑地震动空间效应的多点激励分析是必要的.应对有可能的桥型(不同墩高和墩高差)进行分析,以确定地震力最小的桥型并注意桥梁截面抗力的提升和附加减震措施.     

缆索风荷载对悬索桥风效应的影响研究

随着悬索桥跨径的增大,缆索直径和作用在缆索上的风荷载都将相应增加,对悬索桥静风效应和动力风效应（主要是指空气动力稳定性）的影响将可能不容忽视。通过推导,建立了作用于缆索上风荷载的计算模型。以润扬长江大桥为背景,分析了缆索风荷载对悬索桥静风效应和空气动力稳定性的影响。结果表明：缆索风荷载对悬索桥静风效应的影响比较显著,但对于空气动力稳定性则没有影响。     

地震动行波作用下大跨斜拉桥与引桥伸缩缝处碰撞效应研究

以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000Nonlinear有限元程序,考虑地震动行波效应以及主桥-引桥伸缩缝处碰撞效应的影响,建立了桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性动力时程分析法,分析了地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对结构地震响应的影响。研究结果表明,地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对引桥结构地震响应的影响较大,与一致激励下主桥-引桥碰撞效应相比,不仅会在伸缩缝处激起更大的撞击力,而且会使得两侧引桥梁端位移、主梁-过渡墩相对位移以及固定墩地震响应显著增大,更易导致引桥桥墩破坏或梁体落梁。     

缆索协作体系桥梁静力特性研究

缆索协作体系是一种融合了悬索桥和斜拉桥优点的新型缆索承重桥梁结构,为研究此类桥梁结构的主要静力特性,指导设计,以某主跨1 700m双层缆索协作体系桥梁方案(主跨跨中1218m为悬吊部分,其余为斜拉部分)为背景,采用桥梁非线性分析程序BNLAS对桥梁主要结构进行计算分析。结果表明:缆索协作体系与常规悬索桥相比具有较大的竖向刚度,采用钢混接头断开方案,可释放钢混接头处的较大内力,过渡段悬索部分加劲梁会产生纵向相对位移和梁端转角,可考虑设置纵向拉杆作为限位装置;通过在边跨设置辅助墩、采用混凝土主梁及塔梁固结等措施增加结构刚度,可适当改善长拉索及端吊索的疲劳问题;缆索协作体系与相同跨度的悬索桥相比,主缆截面有所减少;悬索-斜拉组合体系交汇处吊索可采用刚性吊杆。     

缆索护栏在公路安全生命防护工程中的应用

阐述缆索护栏的结构组成(主要包括缆索、立柱、防阻块3个部分)。通过对缆索护栏与其他护栏进行对比分析可知,缆索护栏具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。提出缆索护栏的适用条件,最后分析在设置缆索护栏时需考虑护栏的端部外展、变形量、布设位置、最小设置长度、初始拉力大小等因素,为缆索护栏在公路安全生命防护工程的推广应用提出个人的观点供参考。     

大跨度悬索桥动力特性分析

大跨度悬索桥是以缆索为主要受力构件的柔性桥梁结构,它对车辆移动荷载、地震荷载、风荷载、等动力激励具有较高的敏感度,因而确定悬索桥的动力特性具有重要意义。文中以南溪长江大桥为工程背景,采用有限元计算程序MIDAS/Civil对该桥的特征值进行分析,在此基础上研究了桥梁结构刚度对动力特性的影响以及其在移动荷载作用下的动力响应。     

缆索护栏在高速公路路侧安全防护中的应用

本文首先对缆索护栏在国内外的研究和应用现状进行了综述,阐述了缆索护栏的结构组成,主要包括缆索、立柱、防阻块3个部分,对缆索护栏与其他护栏进行了对比分析,可以看出缆索护栏具有良好的经济效益、社会效益和环境效益,提出了缆索护栏的适用条件,最后分析了在设置缆索护栏时需考虑护栏的端部外展、变形量、布设位置、最小设置长度、初始拉力大小等因素,为缆索护栏在忻阜高速公路的推广应用打下了良好的理论基础。     

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;...     

单索面低塔斜拉板桁组合公铁两用桥地震响应分析

建立了郑州黄河公铁两用大桥主桥第一联单索面低塔斜拉板桁组合桥的三维有限元计算模型,对该桥梁进行了自振特性分析,在此基础上进行该桥的地震响应研究,对比分析了一致激励下和考虑行波效应非一致激励下的桥梁地震时程响应的差异。计算结果表明,与竖向刚度相比,该桥梁的横桥向刚度相对弱了一些,桥梁第一振型为横桥向弯曲振动;行波效应对桥梁地震响应的影响较大;当地震波峰值加速度不超过0.15 g时,该桥梁的抗震安全性是可以得到保证的。     

智能型缆索光纤光栅应变传感器

将传感器集成于缆索内部,研发具有自感知能力的智能缆索是桥梁结构健康监测领域研究的前沿。特制光纤光栅应变传感器,将传感器局部布置于缆索内钢丝上,通过光纤光栅中心波长的变化测量钢丝的局部应变、进而获得缆索整体索力是实现智能缆索的有效方法。对特制的光纤光栅应变传感器与索内钢丝的连接固定方式进行了研究,在不破坏钢丝的前提下,研究了传统的胶粘结和特制的抱箍连接两种固定方式,通过张拉性能测试,两种连接结构均有效;通过疲劳性能测试,采用特制的抱箍结构连接是解决缆索内置应变传感器长期可靠性、稳定性测试的有效途径。     

大跨度CFRP缆索和钢缆索悬索桥经济性能对比研究

为了分析CFRP缆索和钢缆索悬索桥在经济性能方面的优劣,首先推导了悬索桥各个构件的材料用量和造价公式,然后对主跨为1000～5000 m的CFRP缆索和钢缆索悬索桥的造价进行参数影响性研究,考虑的参数有主跨跨径、材料价格、桥跨布置方式、矢跨比和边中跨比。结果表明：跨径较小时钢缆索悬索桥占优,当跨径不断增大,CFRP缆索悬索桥的优势方能逐步体现;随着CFRP材料制造工艺的成熟、价格的不断下降,CFRP缆索悬索桥的竞争力越来越明显;桥跨布置方式对两者的经济性能影响较小;相对于钢缆索悬索桥,CFRP缆索悬索桥的总造价对矢跨比敏感程度较低,其选择范围也更广;边中跨比为0．2～0．3时,CFRP缆索悬索桥的总造价最低。