斜拉桥索力监测技术研究与应用

通过对斜拉桥索力监测技术研究成果及工程经验的回顾和总结,研究了目前常用的索力量测方法(即振动频率量测法)的使用范围及带减振器拉索索力量测的缺陷,分析了带橡胶组合减振器拉索的构造特点及力学特性,建立了带橡胶组合减振器拉索的动力学模型,根据能量原理,推导出考虑减振器影响的索力计算公式,并在青岛丹山斜拉桥进行了应用,取得了预期的效果,为同类桥梁的施工控制与运营管理,特别是为带橡胶组合减振器拉索索力监测提供了理论依据与技术保障。     

斜拉索实测索力计算方法研究

斜拉桥的索力测试,目前最常用的方法是频率法测试出斜拉索的振动,然后通过频率-索力计算公式换算出斜拉索的索力.结合吴江舜湖大桥工程,在斜拉索施工的时候,当索力和相应索力频谱已知的情况下,探讨出合适的计算方法;在后期的索力测试中,根据张拉过程中推导的计算方法,可以准确计算斜拉索的索力,使得斜拉索索力和主梁内力同时满足设计要求.     

考虑锈蚀影响的拉索状态UL列式分析法

针对拉索在服役期间经常出现的钢丝锈蚀及索力松弛病害现象,通过求解拉索微分方程边值问题及讨论索的收敛迭代解,引入Lemaitre的疲劳损伤应变等价原理和几何损伤理论,提出了在工程中拉索的锈蚀程度可通过适当折减拉索材料的弹性模量来表征,在此基础上,建立了计入拉索锈蚀和索力松弛影响的拉索状态UL列式分析方法,并成功运用到实际工程的拉索状态分析中。研究和工程实践表明拉索的锈蚀和索力松弛在服役期间拉索结构状态分析中不容忽视。所提供的方法,考虑了拉索锈蚀及索力松弛病害影响,为大跨度斜拉桥服役期间拉索状态较为精确的非线性分析提供了重要依据。     

减震器对斜拉索索力检测的影响

振动法是斜拉桥索力测试的常用方法之一,但其测试精度会受到拉索边界条件、测试温度、拉索长度等因素影响.该文采用振动法测试索力方法,探讨了索跨内拉索弹性支撑对拉索索力测试的影响,并通过实例证明采用振动法测试拉索索力时,计算索力必须合理地考虑拉索跨内弹性支撑的影响,否则测试结果将是不可靠的.     

频率法索力测试计算公式研究

频率法被广泛应用于斜拉桥索力测试中,但实际应用中,传统弦振动理论索力公式未考虑索的垂度、抗弯刚度、减振器等因素影响,实际计算会出现较大偏差,利用能量守恒定律推导索力计算公式,对传统索力计算公式进行修正。     

运营状态下南京长江二桥拉索索力测试与分析

以南京长江第二大桥南汊斜拉桥为工程背景,探讨分析了运营状态下拉索索力测试的相关问题.重点研究了拉索垂度、车辆荷载、阻尼器以及环境温度对索力测试的影响.在考虑上述影响的基础上得到了运营状态下该桥的实际索力,为该桥运营后的索力分布分析、结构状态评估以及养护管理提供了重要依据,可为同类桥梁索力测试提供借鉴.     

斜拉桥的索力测试

本文对采用频率法测定斜拉桥索力时的若干问题诸如索的刚度、垂度、边界条件以及加装减振器因素对索力测试精度的影响进行了比较详尽的分析。结果表明，只要斜拉索的计算长度合理确定、则根据所测频率基于弦振动原理所获的索力在一般情况下均具有相当的精度，可以满意斜拉桥施工控制的需要。     

矮塔斜拉桥索力测试方法研究

基于沙湾矮塔斜拉桥施工监控工作,理论推导出振动频率法测试索力的计算公式;综合分析考虑拉索抗弯刚度、边界条件、拉索垂度的影响;提出基于拉索频率的试验标定法,对沙湾大桥索力进行测试分析,并比较了两种方法的优劣性.     

斜拉桥索力测量的影响因素分析

对振动法测试斜拉桥索力的若干问题诸如拉索边界条件、抗弯刚度、垂度、测试系统的分析精度等因素对索力测试精度的影响进行了比较详尽的分析,并提出了实际的解决方法,对斜拉桥施工具有一定的指导意义。     

大跨混凝土斜拉桥拉索施工期的可靠度分析

从结构可靠度理论出发，采用极值分布方法直接推导建立了斜拉索的强度概率模型，通过现场试验得到了钢绞线式斜拉索的索力均匀性指标，分析了影响施工期索力的主要设计变量的概率特征，在此基础上提出施工期斜拉索的可靠指标计算方法；进而分析施工阶段拉索可靠水平的变化规律，从而基于结构可靠度理论提出施工期斜拉索的安全性评价方法，并结合大跨混凝土斜拉桥实际工程背景验证了这一方法的有效性。计算结果表明：施工期斜拉索的可靠指标小于运营期；研究成果对于评价混凝土斜拉桥施工期的结构整体性能和安全程度具有参考价值。     

五河口斜拉桥施工控制中间索力的确定方法

合理确定斜拉桥前支点挂篮施工的中间索力,对于挂篮受力安全和施工方便有重要作用。通过对施工过程的模拟和挂篮实际受力的分析,提出了混凝土斜拉桥前支点挂篮施工的中间索力的确定方法,并结合五河口斜拉桥的施工控制,利用该法确定了中间张拉索力。实际应用表明该方法正确、合理。     

基于激光扫描实测索形的斜拉索索力测量方法

为了解决现有的斜拉桥索力测量方法在精度、可靠性、效率等方面仍存在的不足，首次提出了一种由实测索形直接估计索力的新方法，简称索形法。采用在斜拉索上任意截取的拉索节段构建了悬链线力学模型，基于悬链线公式，首次推导了由实测索形点集精确估计拉索张力的计算公式。地面激光扫描技术被研究用于快速捕获斜拉索索形，开发了基于扫描点云自动化精确提取拉索中心线的算法。以在建的水土嘉陵江大桥为试验对象，详细分析了三维扫描测量误差、拉索截面弯曲刚度及边界条件和拉索局部弯曲变形、拉索振动等索形偏差因素及其对索力计算精度的影响。研究结果表明：已知拉索直径条件下，三维扫描实测索形误差为0.000 4~0.001 5 m之间，测量误差引起的索力计算误差在0.2%以内；拉索弯曲刚度与锚固边界条件引起的索形与标准悬链线形的偏差较小，对索力计算精度的影响可以忽略不计；当拉索自振振幅小于R/4时，三维扫描仍能精确测量拉索的索形；在多种索形偏差的叠加下，所提出的索力计算方法能够实现数值计算的最优估计。对比索形法和被精确标定的千斤顶的测试结果表明，索形法的索力测量值与千斤顶测量值吻合，最大偏差为0.9%，证明了该方法具有较高的索力测量精度；与频率法对比结果表明，所提出方法的数据采集效率提高了8倍，并且具有自动化程度高、测量风险低、测量结果可靠性强等优点。     

提高斜拉索索力估算精度的一种新方法

根据斜拉桥拉索振动的特点,建立了考虑垂度及斜度影响的振动微分方程,并利用奇异摄动解法进行求解。不仅考虑了索的刚度,而且将索的边界条件假定为简支和固支耦合的情况,在此基础上提出了频率法的索力计算实用公式。分析比较了目前国内外的其他主要计算公式,结果表明该公式具有高精度和计算方便的特点。将该实用计算公式用于南京长江三桥施工控制中,通过对实际斜拉索测试得到的各阶频率进行计算,并与设计索力和压力传感器得到的索力进行对比分析。计算表明该公式能够满足实际工程的需要,可广泛适用于频率法测估各种索类结构的内力。     

基于频率法的索力测量系统

为了在工程现场快速方便地检测斜拉桥的拉索索力,依据随机振动法索力检测原理,开发了一种新型的索力测量系统。通过对随机振动法索力检测方法的概述,介绍了该系统的性能、硬件结构和软件模块,并重点阐述了通过数字滤波抑制快速傅里叶分析(FFT)的混频现象、自动扫描确定主振频率和提高索力计算精度的方法和措施。索力测量系统以AT89C55WD单片机(SCM)为平台,集成了电荷放大器、信号分析仪和计算器的相关功能。在工程现场,只需输入少量参数,拉索振动信号采集、信号的快速傅里叶分析和对应的索力计算即可在线自动完成。     

确定复杂斜拉桥合理成桥索力的实用方法

针对复杂拉索景观斜拉桥调索困难的难题，以某座空间扭曲桥塔斜拉桥为例，提出一种实用的索力优化方法。该方法可实现直观、可调的多目标索力优化，不受程序限制，快速进行合理索力的确定；亦可实现设计人员的主观可控性，帮助设计人员在调索的同时，快速掌握结构的关联特性。     

滑动索鞍的试验研究

东明黄河大桥的斜拉体系改造工程是介于矮塔斜拉桥和悬索桥之间的一种新型桥体，采用新型钢丝斜拉体系，并在桥塔上设置滑动索鞍，通过索鞍的自适应滑动，使桥塔两侧的索力平衡。滑动索鞍是新型钢丝斜拉体系的关键技术，有必要进行滑动索鞍的模型试验研究。依托东明黄河大桥工程项目，介绍了滑动索鞍性能试验的模型设计以及试验实施方法，并通过智能张拉系统完成了循环耐久试验。试验结果表明，索鞍具有自适应滑动的功能和良好的滑动性能及耐久性，能满足新型钢丝斜拉体系的需求。     

基于 Midas 有限元下的大跨斜拉桥成桥索力优化

为了深化对大跨斜拉桥成桥索力优化问题的认识,根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则,阐述各类方法的求解思路与优化过程。大跨斜拉桥成桥索力优化,仅靠一种方法完成索力优化是不够精确的。通过论述斜拉桥合理成桥状态的基本原则,介绍了常用的几种成桥索力优化方法。首先选择最小弯曲能法获得初始索力,并使用影响矩阵法进行二次优化,对成桥索力状态进行叙述。基于大型有限元软件Midas Civil建立斜拉桥模型,以合理成桥状态为控制目标,对背景桥梁成桥索力进行优化。     

频响函数在拱桥吊杆索力测量中的应用

拱桥吊杆索力测量中,可利用测取频响函数的方法确定短索的固有频率,根据实际边界条件及模态形式确定合理的索力计算长度,精确测量短索拉力,该方法测量精度可以满足施工规范要求。     

拉索断落对某矮塔斜拉桥力学特性影响分析

结合已有常规斜拉桥断索行为研究,运用MIDAS／CIVIL有限元分析软件对某双塔单索面矮塔斜拉桥进行计算,对不同断索情况下及未断索情况下该桥的拉索索力、主梁线形、索塔偏移量及自振频率进行对比分析,得到该桥力学特性随断索位置及断索长度的变化规律。