基于长期监测数据的润扬大桥扁平钢箱梁温度分布特性

以润扬大桥悬索桥和斜拉桥的扁平钢箱梁为研究对象,采用假设检验方法对扁平钢箱梁长期温度监测结果进行了温度分布特性分析,重点研究了扁平钢箱梁的横向温差和竖向温差分布特征,在此基础上采用极值分析方法计算了扁平钢箱梁的温差标准值,建立了钢箱梁温差计算模型,并针对悬索桥和斜拉桥的温度分布模式建立了6种最不利横向温差计算模型.研究结果表明:润扬大桥悬索桥和斜拉桥底板的横向温差可忽略;悬索桥和斜拉桥钢箱梁对称轴位置受相同的竖向温差作用;悬索桥和斜拉桥顶板的横向温度分布差异较大.     

润扬长江大桥钢箱梁的温度分布监测与分析

基于润扬长江大桥斜拉桥和悬索桥钢箱梁的温度观测结果,研究了扁平铜箱梁在日照作用下的温度分布特征,比较了悬索桥和斜拉桥2种桥型钢箱梁温度场的差异.实测结果表明:(1)钢箱梁顶板的昼夜温差明显大于底板的昼夜温差,且悬索桥钢箱梁的昼夜温差较斜拉桥更为明显;(2)钢箱梁底板的横向温度分布基本相同.可以不计横向温差影响;(3)钢箱梁顶板的横向温差表现为非线性时变特征,且斜拉桥和悬索桥钢箱梁的顶板温度分布模式存在明显的差异.润扬长江大桥扁平钢箱梁的温度分布模式为扁平钢箱梁在日照温差作用下的结构计算和桥面铺装层计算提供了重要参考.     

基于长期监测的山区扁平钢箱梁横向温度梯度研究

为实现桥梁结构温度场和温度效应的准确描述和预测,对某山区扁平钢箱梁横向温度梯度特征进行分析。首先,基于某山区悬索桥扁平钢箱梁结构温度场的长期监测数据,进行横向温差极值分析,采用聚类分析得到结构温度场的不对称分布特征;然后,通过统计分析建立钢箱梁顶、底板横向温差的概率密度模型,并以50年为重现期,计算钢箱梁顶、底板的横向温差标准值;最后,将不同位置处的横向温差按照最不利状况进行组合,得到顶、底板横向温度梯度模式。结果表明：钢箱横向温差受季节变化影响较小。受山区地貌影响,结构温度场具有明显的非对称分布特征。钢箱梁顶、底板横向温差的概率统计模型与双高斯模型吻合较好。由于顶板直接被太阳辐射,其横向温差明显大于底板横向温差。以50年为重现期计算钢箱梁顶、底板横向温差标准值的最大绝对值分别达到37.68℃和13.37℃。山区扁平钢箱梁顶板具有M形、W形、斜N形3种横向温度梯度模式,底板具有V形、倒V形、直线形3种横向温度梯度模式,顶、底板横向温度梯度模式均具有明显的不对称性。     

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。     

基于实测数据的扁平钢箱梁日照温度效应研究

为了解高温地区扁平钢箱梁的温度效应,基于厦门天圆大桥钢箱梁连续3个月温度实测数据,分析扁平钢箱梁温度、温差分布特征;运用广义极值分析方法拟合同一横截面不同测点之间的温差累积分布函数,确定具有一定重现期的温差标准值,建立8种日照温度场分布梯度;采用ANSYS模拟在最不利及规范推荐的2种温度场分布梯度工况下扁平钢箱梁瞬态温度场,计算其温度应力分布。结果表明:该桥扁平钢箱梁顶板11:00开始出现横向温差,14:00～16:00达到峰值;8:00开始出现竖向温差,14:00～16:00达到峰值;最不利温度场分布梯度工况下,顶板温度应力最大值接近设计车辆荷载作用下的应力,且顶板、底板温度应力显著大于按规范温度场分布梯度计算结果,扁平钢箱梁设计时应结合当地气候情况考虑日照温度效应的影响。     

基于实测数据的悬索桥钢箱梁温度场特性研究

为明确大跨度悬索桥扁平钢箱梁温度和温度梯度特征,以南溪长江大桥正交异性钢箱梁为研究对象,基于健康监测系统中温度传感器的长期实测数据,采用分段函数描述环境温度和日照辐射共同作用下钢箱梁日温度变化曲线。在此基础上,采用高斯混合模型描述钢箱梁年温度多峰概率分布,并引入赤池信息判别准则(AIC)和贝叶斯信息判别准则(BIC)确定最优高斯分量数。统计钢箱梁一年日温差极值并进行参数评估,得到钢箱梁年温差极值分布模型。对年温差极值分布函数进行外推,得到设计基准期温差的极值分布函数并计算温差标准值。引入相关系数分析法对各温差组进行相关性分析,剔除实际不存在的温差模型。研究结果表明:相比正弦函数,分段函数能更准确地描述太阳辐射作用下箱梁截面日温度变化特征;当高斯分量数为3时,混合高斯模型拟合钢箱梁年温度概率分布最优;外推设计基准期模型能够较好地计算设计基准期温差标准值;通过相关性分析剔除了4组不存在的温差模式;得到顶板和腹板各8组温差模式;最后与《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中钢混结构竖向正温差设计值进行对比,一、二级温度梯度与设计规范分别相差4.2℃和2.3℃。     

斜拉桥扁平钢箱梁悬拼阶段截面对接变形有限元分析

以黄埔大桥北汉桥独塔双索面扁平钢箱梁斜拉桥为工程背景,采用混合单元建立三维有限元模型,分析了梯度温度变化、桁架式纵隔板位置和刚度对悬拼施工中钢箱梁的横向变形问题的影响,并提出了一些相应的优化措施。分析结果表明：在自重和吊装作用力情况下,被吊装梁段和吊机作用梁段两者的变形差很大,使得梁段组装产生很大困难;钢梁自重及截面刚度是影响截面变形的主要因素。梯度正温差比负温差对截面的变形影响更大,梁段的吊装对接应该安排在气温稳定的时间。提高纵隔板的刚度和合理的布置位置可有效改善梁段整体刚度,减少截面变形差,使得吊装对接施工顺利进行。     

钢箱梁斜拉桥主梁翘梁事故分析及处理

某主桥跨径为(135+110)m的独塔单索面钢箱梁斜拉桥在钢箱梁拼焊完毕、自桥塔向两侧依次张拉斜拉索至边索时,突发主梁翘起事故。为分析事故原因,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,采用多因素组合分析法研究各种温度作用对主梁翘起事故的影响。结果表明:导致斜拉桥主梁翘梁事故的主要原因是不合理的主梁拼焊工艺(拼焊时依次焊接底板、腹板和顶板)导致钢箱梁焊接温差达-33.3℃,并在钢箱梁内形成长期的温度次内力。因此,考虑该焊接温差,根据有限元计算结果制定了调索方案,通过调整两侧斜拉索索力使主梁回落。     

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。     

珠江黄埔大桥北汊桥钢主梁应力不均匀性研究

珠江黄埔大桥北汊桥主梁采用扁平钢箱梁,结合该工程,采用混合有限元方法计算钢箱梁的受力,得到钢主梁板件的应力,分析箱梁顶板和底板应力分布的不均匀性,揭示斜拉桥中扁平钢箱梁的应力分布特点。     

双菱形连塔斜拉桥动力特性分析

针对在建的双菱形连塔斜拉桥——李家沙特大桥,采用通用有限元软件Midas建立其三维有限元模型,分析了塔形为两个并列菱形塔横向连接而成的双菱形塔斜拉桥与塔形为单菱形塔斜拉桥的动力特性。对比分析表明:双菱形连塔斜拉桥的振型较单菱塔斜拉桥复杂;地震反应谱荷载响应显示:连塔斜拉桥结构对横向地震反应有较大影响。     

半漂浮体系斜拉桥动力特性的有限元分析与试验研究

斜拉桥结构的振动特性参数(振动频率、振型及阻尼比)是大桥动力学性能的决定因素之一,也是结构总体状态的一种表征。斜拉桥结构的结构体系问题、抗风性能、抗震性能均与大桥结构的动力特性密切相关。本文采用Midas Civil结构分析软件建立了某半漂浮体系钢箱梁斜拉桥的三维有限元模型,分析了大桥的动力特性,并将有限元分析结果与大桥的动力性能测试结果进行了比较。     

考虑车轮横向分布的钢桥面板顶板-U肋连接处疲劳损伤分析

为研究车轮横向分布对钢桥面板顶板-U肋连接处疲劳损伤的影响,以佛山平胜大桥为研究对象,通过数值模拟,计算各车型车轮荷载不同横向位置下顶板-U肋连接处的应力,采用英国规范BS5400计算该处的疲劳损伤度;建立车轮分布模型,计算车轮在车道不同位置的分布概率,提出考虑车轮横向分布的疲劳损伤计算方法。结果表明,顶板-U肋连接处的应力幅受车轮横向分布的影响范围较小,约为1.5 m,不必考虑多车效应;U肋损伤分布差异较大,U肋底板损伤比腹板损伤更严重;考虑车轮横向分布效应后,顶板-U肋连接处的疲劳寿命计算值提高69%,钢桥面板疲劳损伤分析中应考虑车轮的横向分布效应。     

基于钢箱梁结构改进的铺装层受力优化研究

对于钢箱梁桥面铺装早期破坏严重的问题,国内外进行了大量研究以寻求解决办法,如采用造价昂贵的环氧沥青、增加钢箱梁顶板厚度等,但问题依旧未能从根本上解决。以广州珠江黄埔大桥悬索桥的钢箱梁铺装体系为例,从经济性和易于工程实施角度出发,提出在钢箱梁顶板纵向加劲肋之间加设横向加劲小肋,以优化铺装体系受力,并对加劲肋形状的影响进行了比较分析。结果表明,该方法可以有效减小铺装层的危险应力,同时钢箱梁的受力状况没有明显变化,且箱梁重量增加较小。该方案已在珠江黄埔大桥的部分梁段进行了实践,经工程测试表明该方案达到了预期目的。     

大跨度分体式钢箱梁斜拉桥吊装优化分析

针对斜拉桥分体式钢箱梁悬臂拼装过程中匹配高差较大的问题,以黄茅海跨海通道工程中高栏港大桥和黄茅海大桥为研究背景,使用ANSYS软件建立板壳精细化有限元模型,研究了分体式钢箱梁悬拼匹配过程中被吊梁段和已成梁段的横向变形规律,分析了桥面吊机纵横向站位、梁段起吊、吊机自重、已成梁段自重及斜拉索作用对分体式钢箱梁悬拼匹配高差的影响程度,探讨了分体式钢箱梁悬拼匹配高差的调节方案。结果表明,在满足净空条件下,桥面吊机横向应尽量靠近斜拉索布置,桥面吊机前、后支点均应位于斜拉索所在横隔板上;被吊梁段竖向变形及等效应力均较小,无需设置临时加固措施;设置横向预拱度以抵消恒载作用下分体式钢箱梁产生的横向变形,通过T形反力架可有效调整分体式钢箱梁间的匹配高差。本研究形成的吊装优化措施可为同类型分体式钢箱梁的悬拼施工提供参考。     

大跨度钢箱系杆拱桥温差变形的规律与控制技术研究

随着我国桥梁建设迅猛发展,对系杆拱桥研究及应用也越来越多。以成都某钢箱系杆拱桥为对象,采用自动测温系统进行大桥主梁温度场的测试,根据钢箱梁顶板、顶板加劲肋、底板、底板加劲肋、腹板等实测温度变化,分析了钢箱梁温差变形对主梁线形控制和墩部温差变形对线形控制的影响,研究表明,由于温差的作用,主梁在横桥向发生的变化非常大,离梁部悬臂端部越近,横桥向变形与竖向挠度变形差值变化值越大,最大值分别为51.2、74.1 mm;钢箱梁两个壁墩间因日照温差,整个结构倾斜于温度较低的一侧。在顺桥的方向,钢箱梁壁墩向阴凉侧偏移距离为34.3 mm,主梁整体偏移约38 mm的距离;在横桥方向,墩顶偏移的距离为67.1 mm,主梁横向偏移约85 mm的距离。最后提出消除温度变形影响误差的控制措施为白天进行吊装定位、钢箱梁安装,晚上进行节点焊接和张拉索力施工等工序,早上进行主梁拱肋偏位、应力、标高等复测。     

预应力混凝土斜拉桥主梁边箱足尺模型试验

滨州黄河大桥主桥是3塔预应力混凝土斜拉桥,主梁是预应力混凝土箱梁。主梁标准段采用带分离式双边箱截面形式,两边箱之间由桥面板和横隔梁相连,横隔梁结构设置了横向预应力钢束。采用空间有限单元法,建立主梁标准节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析。通过标准梁段足尺模型试验,观测试验模型测点的应变以及模型表面混凝土裂缝的情况。     

海上大跨度斜拉桥渡台风致振动控制研究

为确保在建海上大跨度斜拉桥在台风期施工时安全渡台,以宁波舟山港主通道项目舟岱大桥南通航孔桥为背景,对大跨度斜拉桥钢箱梁悬臂施工状态下的抗风措施及其抗风性能进行研究.对于台风来临前未能合龙斜拉桥钢箱梁,在钢箱梁两悬臂端采用10组由7根φ15.2 m m钢绞线组成的抗风索相连作为约束,并在桥塔位置加设横向、纵向钢管连接钢箱...     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

预应力砼顶推连续梁桥裂缝成因分析及预防

以长沙某大桥为研究对象,采用ANSYS建立三维有限元实体模型,根据斜梁顶推施工特点,研究了温差、滑道高程误差等因素对箱梁顶板正应力分布的影响情况,得到了预应力砼箱梁在顶推过程中顶板易产生横向裂缝的主要原因并从设计、施工等方面提出了预防措施.