基于监测数据的斜拉桥伸缩缝服役性能评估

为掌握斜拉桥伸缩缝服役状况,摸清斜拉桥服役性能影响因素,评估斜拉桥伸缩缝服役性能,以某斜拉桥伸缩缝一年的监测数据为对象,研究伸缩缝服役性能,并提出伸缩缝运营监测方法。首先,分析了伸缩缝位移与温度的相关关系,并采用多元混合高斯模型建立了伸缩缝位移的概率分布模型;然后,采用线性回归的方法建立了温度—伸缩缝位移相关关系表达式,并基于回归关系剔除温度效应,得到随机荷载作用下的伸缩缝位移,同时分析了随机荷载作用下伸缩缝位移的概率特性,建立了概率分布模型;最后,基于伸缩缝位移概率分布结果,提出改进的均值控制图方法,将其用于伸缩缝异常值检测。研究结果表明,温度荷载对于伸缩缝位移的影响具有长周期、大幅度的特点,随机荷载引起的伸缩缝位移具有短周期、小幅度的特点;多重荷载耦合作用下的伸缩缝位移呈现多峰高斯分布特性,随机荷载作用下的位移分布呈现单峰正太分布的特点;提出的改进的均值控制图方法能够适应伸缩缝位移数据强随机的特点,相较于传统均值控制图方法,既能够识别得到数据丢包的异常情况也能识别得到更多的位移异常值。提出的伸缩缝监测方法能够用于实际斜拉桥伸缩缝异常值检测。     

基于监测数据的大位移伸缩缝性能评估

以某斜拉桥大位移伸缩缝的监测数据为对象，从累计位移、温度—位移相关性、异常检测评估等3个方面评估了大位移伸缩缝的服役性能，并提出了定量化评价指标。结论表明，采用1 min平均数据计算的累计位移可反映伸缩缝性能变化，预测剩余寿命；温度与伸缩缝位移线性关系显著，采用有效温度作为代表温度具有清晰物理意义；贝叶斯回归方法可得到各温度下伸缩缝位移概率分布范围，由此可实现异常检测与评估。     

桥梁伸缩缝病害原因及毛勒伸缩缝施工技术分析

桥梁伸缩缝是两个梁端之间的衔接机构,梁端与桥台之间的衔接关键。在桥梁结构中,调节桥梁物理性能引起的结构位移。该机构的结构设计是否合理、施工质量是否达标,这些都伸缩缝后期出现病害诱因。所以,研究伸缩缝病害原因,是提升病害处理措施可行性的前提。下面对常见的病害原因进行阐述,并研究毛勒伸缩缝施工工艺的应用,总结有效的实践经验。     

无伸缩缝桥梁在浙江省实践及适用性研究

为了解决中小跨径桥梁频发更换伸缩缝引发交通中断的难题,以及改善车辆过桥时"跳车"引起不适的行车体验,为此,浙江省建造了三座不同结构形式的无伸缩缝桥梁。首先对已建三座无伸缩缝桥梁的建设条件、结构形式和运行状况等进行了分析、调研和总结,针对出现的病害提出了改进、预防措施;然后采用有限元数值分析方法,研究了对比了整体式桥台桥梁和普通桥梁的受力机理和主要影响因素。最后,结合浙江省地基情况和分类,得出如下结论:沿海如宁波、温州、绍兴、杭嘉湖等软弱土地基地区,适宜建造整体式桥台无伸缩缝桥梁;衢州、舟山和丽水等多山地丘陵地区,土质较好,适宜建造半整体式桥台无伸缩缝桥梁。     

基于长期健康监测数据的斜拉桥伸缩缝性能评估

基于东海大桥长期健康监测数据,采用伸缩缝位移监测数据计算主航道桥桥长变化量,并分析了桥长变化量与环境因素中温度和风荷载之间的关系.分析结果表明:温度是桥长变化量的主要影响因素,风荷载与伸缩缝位移的相关性很弱,其对桥长变化量的影响可以忽略不计.建立起的桥长变化量与结构有效温度之间的线性回归模型可用于检验伸缩缝位移监测值的可信度;建立起的伸缩缝位移累计行程与时间的回归模型能够为伸缩缝的选型、维护及更换提供一定的依据.     

常温固化型桥梁伸缩缝的研究

本文针对中小位移量伸缩缝构造进行设计研究，提出了一种常温固化型桥梁伸缩缝。经过对伸缩量△20cm,△=40cm的多座桥梁的实验应用表明，这是一种适用于中小位移量桥梁中性能良好的伸缩缝，施工简便。其桥缝具体结构为，在两侧拍击区采用钢纤维混凝土增强，缝内用高分子聚合物与一定比例的水泥及掺合物拌和均匀，经一段时间与桥面加固铺装层固化成具有较高弹性和一定强度的整体式桥梁伸缩缝。其效果良好，供应用参考。     

160mm型聚氨酯无缝伸缩缝试验研究

无缝伸缩缝因其无缝化、行车舒适性好、噪音小等特点常应用于市政中小跨径桥梁。针对160 mm大位移型聚氨酯无缝伸缩缝，从材料选型、结构试制以及型式试验3个方面展开研究。结果表明：160 mm大位移聚氨酯无缝伸缩缝可以满足正常使用要求，目前《公路桥梁聚氨酯填充式伸缩装置》(JT/T 1039—2016)相关条款已经不适应大位移聚氨酯无缝伸缩缝的要求，需以试验为准进行修正。     

大跨度缆索承重桥梁限位型减震结构体系研究

大跨度缆索承重桥梁由于其结构刚度较小,在运营或极端荷载下产生较大的塔梁相对位移和主塔内力。为了优化其结构受力,减小伸缩缝规模,提出了大跨度缆索承重桥梁纵向限位型减震结构体系。其主要思想是:在塔梁间设置纵向阻尼器,实现缆索承重桥梁纵向减震耗能;在塔梁间设置纵向限位,改变结构传力路径,改善结构受力及塔梁间相对位移及变形。通过具体实例介绍了该结构体系的设计方法及过程。结果表明:纵向限位型减震结构体系有效减小塔梁间相对位移,进而减小大跨度缆索承重桥梁伸缩缝、阻尼器的规模,有效改善主塔内力,提高结构耐久性。     

大跨度连续刚构桥地震碰撞效应研究

针对地震作用下的桥梁结构伸缩缝处的碰撞现象,基于刚体碰撞分析理论,采用间隙单元模拟碰撞作用,建立了大跨度连续刚构桥在安评波作用下的有限元模型,分析表明:该桥在地震作用下,桥墩的塑性变形降低了结构内力反应,但增大了结构位移,增强了碰撞效应;桥梁碰撞力相当大,最大达到原结构的10.9倍,易导致梁端混凝土受压破坏;该文分析方法可为同类型分析提供参考。     

大位移量桥梁伸缩缝处护栏设计研究

武汉青山长江公路大桥主、引桥间设置了位移量2.1m的伸缩缝,为解决大位移量桥梁伸缩缝处护栏的安全防护和伸缩功能需求,对该桥伸缩缝处护栏进行设计研究。该护栏设置长外套管跨越伸缩缝并在两端与护栏横梁连接,外套管上设置可满足位移量要求的长孔,立柱同时与横梁和外套管连接,伸缩缝每端相邻的2根立柱背部设置加强焊接斜撑。利用有限元仿真技术对设计的伸缩缝处护栏安全性能进行仿真分析,并依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)规定的SS级护栏碰撞条件实施碰撞试验。结果表明:该具有大位移量的桥梁伸缩缝处护栏的防护能力达到SS级,可为桥梁伸缩缝处提供有效的安全防护。     

应用于桥跨结构横向错位检测的光纤弯曲监测器硬件电路设计

该文基于光纤弯曲损耗原理,设计了一种针对桥梁伸缩缝横向错位位移检测的光纤弯曲监测器。当桥梁由于自身损伤累积到一定程度或受外力作用,桥梁伸缩缝产生横向、纵向及竖向错位时,对桥跨结构两侧预先敷设的光纤会造成拉动产生弯曲,此时光纤中弯曲损耗会急剧增大。通过检测光电转换后的电压值可以感知桥跨的错位程度,为桥梁提供最后一道安全保障,能够在桥梁垮塌前进行预警。     

大跨双塔斜拉桥的动力特性与地震响应分析

结合某大跨双塔斜拉桥工程设计实例,采用大型有限元软件ANSYS建立了三维有限元计算模型,分析了该桥的动力特性,并采用反应谱法进行了地震反应分析。研究结果表明:由于采用了半漂浮斜拉桥体系,主梁梁端位移较大,极易造成主、引桥间碰撞且对两端伸缩缝不利,可采用弹性约束或设置阻尼器等措施来限制主梁梁端位移。     

精细微观车流-桥梁耦合系统构建及伸缩缝纵向变形分析

大跨桥梁上的车流重力动态分布和作用在变形主梁上的时变纵向力,决定梁端伸缩缝纵向变形,实现伸缩缝纵向变形分析,车-桥耦合系统是核心,实现车流重力分布和纵向力计算加载的车流微观行驶行为仿真及力学化的理论方法是关键。首先,从元胞尺寸和行驶规则2个角度对仿真方法进行精细：把实测车型典型轴距对标当前市场车型,确定各车型车辆前、后悬长并纳入车长考虑,基于多车型的车长公约数综合确定元胞尺寸,使得各车型的车长在仿真交通流中得到差异且全面的元胞表达,奠定精细仿真元胞基础;在车间距基础上,把车速差纳入考虑,丰富车辆微观行驶决策因素,并设定多级变速和变道优先权,从宏观规则和处置细节上对车流行驶微观行为进行精细化。其次考虑到车速是车辆行驶行为的直观表现,采用动量定理实现车辆变速行为到纵向力（力矩）的转换;把纵向力（力矩）均分加载在车辆占据的各元胞中心,实现车辆出、入桥力学过程的适度精细模拟;匹配车辆行驶行为,调整车流判断流程和加载识别部分,完善微观车流-桥梁分析系统。最后,以一座斜拉桥为工程背景,对不同密度组成的车流作用下伸缩缝的纵向变形进行分析。结果表明：①与单向车流相比,计算密度下双向车流的总体纵向力在均值和极值上的加强度的极值分别为1.6和1.5,即双向车流有相互作用,总体表现为抵消;②车流重力因素产生的主梁纵向变形较为稳定,伸缩缝纵向响应时程曲线围绕重力产生的伸缩缝纵向变形均值上下波动,波动幅度总体趋势受密度控制,在正、负（方向）上的极值和均值随车流密度增大大体均呈增大趋势,波动局部受上下行密度差控制,当双向车流密度之和一定时,双向车流的密度差越大,极值和均值就越大;③伸缩缝纵向位移服从正态分布,伸缩缝累积行程随车流总密度、上下行密度差增大呈增大趋势,车流密度、密度差越大,伸缩缝磨损范围越大,磨损程度越严重。     

基于外观调查的桥梁伸缩装置破损评价方法

为了评价伸缩装置破损对自身和桥梁结构的影响，保证伸缩装置功能的正常发挥，定量评价伸缩装置损伤程度和提出破损评价方法，将伸缩装置按照结构特征进行分类，依据各类桥梁伸缩装置损伤模型和损伤实际调查数据，制定了伸缩装置部件损伤程度评定标准。采用层次分析方法，通过专家咨询调查，按照伸缩装置部件重要性程度，得到6类常用桥梁伸缩装置部件权重系数；在统计数据分析的基础上引入了交通量影响系数及结构特性系数口，以反映交通量大小和伸缩装置构造差异对评定结果的影响，最后提出了桥梁伸缩装置破损程度定量评价公式。所提出的桥梁伸缩装置破损评价方法，可以定量评价伸缩装置的破损程度，从而为确定其养护决策提供依据。     

车辆-模数式伸缩缝耦合振动与冲击荷载分析

为研究导致伸缩缝及其相邻路面损坏的车轮冲击荷载,以桥梁工程中常用的模数式伸缩缝为例,提出一种车辆-桥梁-模数式伸缩缝耦合振动的分析方法。该方法通过分布式弹簧阻尼单元模拟车轮在伸缩缝上的脱空情况;采用等效悬臂或两侧支撑梁模型,考虑脱空段轮胎面的支撑作用,通过车辆-桥梁-伸缩缝耦合振动的迭代算法,实现模数式伸缩缝上的车轮动力荷载的准确模拟,并对载重汽车通过双缝模数式伸缩缝进行实例分析。研究结果表明：①由于伸缩缝结构和车轮位置的变动,很难保证车辆振动的对称性,因此需要采用三维有限元方法分析车轮冲击荷载;②伸缩缝空隙处轮胎面的支撑有助于减小车轮冲击荷载,该支撑刚度与胎面预拉应力密切相关,胎面预拉应力越大,支撑刚度越大,轮载冲击系数越小;③车辆不对称振动导致左右轮冲击系数不同,模数式伸缩缝的中梁跨中冲击系数最大;④模数式伸缩缝上的轮载冲击系数计算值可能超过中国伸缩缝设计指南规定值,该方法可用于确定模数式伸缩缝的最大容许间隙,使车轮冲击荷载小于设计值,以保障伸缩缝的安全服役。     

基于非接触远程智能感知的桥梁形态监测试验

为进一步提高利用非接触式影像监测大型桥梁安全状态的精度与效率,实现结构健康监测系统兼有经济、可信且全息的技术理论优势,提出依据结构全息影像序列数据的非接触式机器视觉远程智能感知进行桥梁结构全息几何形态监测的方法。通过单机自动巡转桥梁立面动静影像全息监测系统试验装置获取试验桥在各损伤/作用工况下的原始动静影像数据,根据序列数据在时间、空间上具有强关联信息的特性,分别构建降噪及抗扰动单元、欧拉运动放大单元及运动信息提取单元进行全息几何形态测量,以历次试验监测数据为样本数据集,利用分层思想依次建立数据抽样和结构几何信息间映射的数学网络模型,经结构设计不断训练、调试与优化桥梁力学行为智能感知网络,最后获取试验桥在试验过程中的全息变形、全息变形包络谱、全息位移时程曲线。研究结果表明：该方法获得的数据与传统的常规接触式传感器实测值基本吻合,试验桥在各工况下的曲线变化趋势基本一致,全息变形测量值平均误差12.21%,全息变形包络谱测量值平均误差9.06%,全息位移时程曲线测量值平均误差8.55%,对环境规律噪声信号筛除效率为81.9%,基于非接触远程智能感知的桥梁形态监测真实、连续、敏感、较为准确地反映了结构在各损伤/作用工况下的真实形态变化,可为后续进一步研究结构状态演绎以及损伤智能化识别方法奠定基础。     

大位移模数式伸缩装置技术性能监测与分析

近年来国内外很多大跨度桥梁上的大位移模数式伸缩装置发生工作状态异常,甚至出现伸缩装置的局部损坏。为掌握此类伸缩装置的实际工作行为,对一座大跨度悬索桥上的大位移模数式伸缩装置进行了连续十个月的技术性能监测,获得该桥伸缩装置的伸缩量累计值、伸缩量值、伸缩单元运动速度等参数。分析了该桥伸缩装置的实际工作特点并讨论了环境因素和使用条件对伸缩装置工作性能的影响。     

PC斜拉桥辅助墩摆索拉力支座恢复加固施工控制分析

以某PC斜拉桥维修工程为背景,用GQJS软件进行斜拉桥加固维修施工控制的模拟计算分析,其中包括根据全桥拉索索力、桥面线形、塔位、主梁混凝土应力和支座工作状态等结构参数的监测结果模拟结构的实际状态,根据桥梁结构的病害状况对结构参数进行修正.介绍了摆索拉力支座恢复的施工方法,以及结构在摆索拉力支座恢复过程中的结构力学性能变...     

堆载引起桥梁墩台与基础的偏移及防治技术研究

针对桥梁墩台周围堆载引起桥梁结构偏斜的工程病害,通过在堆载作用下桥梁墩台布设测点,跟踪观测了堆载引起桥梁墩台与基础的变位性状。基于观测分析成果,利用BOZOZUK提出的分析标准,对实体工程的受损程度进行了评价,表明该桥梁已严重受损;提出了采用预应力锚索技术对偏移桥墩进行纠偏和采用预应力抗滑桩进行防治的联合处治技术,并进行了加固和纠偏效果评价;指出在山区或重丘区修建桥梁工程时,沿线弃方堆载于桥下,会引起桥梁墩台的偏移而造成桥梁结构无法正常使用甚至破坏。     

桥梁顶升施工墩柱不同步效应影响分析研究

以某三跨预应力混凝土连续梁结构调坡顶升施工为工程背景研究桥梁顶升墩柱之间不同步性位移差的力学性能和其性能控制方法。首先,采用梁格模型与参数化分析方法对比了仅不同墩柱之间在较大的顶升位移差以及同时考虑横桥向顶升位移差对主体结构的影响,准确地评估了顶升墩柱不同步性对桥梁受力的影响,并基于结构应力提出3个位移量级,从而提出基于位移差的性能控制量化分析。其次,基于主梁抗裂安全控制提出采用不同墩柱位移差衡量顶升施工的质量和对结构受力性能的影响,为快速判断顶升施工安全性提供参考思路。最后,通过实例工程实施及相关监测数据验证本文不同步性位移量级性能控制方法,为类似工程提供参考。