基于无损腐蚀监测系统的悬索桥主缆腐蚀试验及数据分析

为了解悬索桥内部的腐蚀环境随外界环境的变化规律,以及影响其腐蚀程度和腐蚀速率的关键因素,该文进行了主缆足尺节段模型腐蚀试验。试验将1∶1的主缆节段模型安放于环境试验箱中,箱内循环模拟降雨过程、高温加热、通风干燥等环境循环过程。与此同时,在主缆模型内部埋置传感器,测量不同部位钢丝的温度、相对湿度及腐蚀速率等环境参数。分析数据得到主缆内温度、湿度的分布情况以及腐蚀与环境之间的关系,结论如下:1温度的测试值与传感器在主缆内埋入的深度有很大的关系,而相对湿度则不然,越靠近主缆的中心位置温度呈现线性增加,而相对湿度则线性减小;2腐蚀程度是由湿度来影响的,当增加湿度时,腐蚀程度会明显地增加近50%,腐蚀的速率主要受到温度循环的影响,腐蚀速度与温度高度地线性相关。     

泰州大桥主缆纵向湿度分布及相关性分析

主缆是悬索桥的主要受力构件,主缆内部湿度是主缆腐蚀的关键因素,对主缆内部湿度的研究,是安全且经济地进行主缆维护管理的重要前提。以泰州大桥为工程背景,结合桥梁健康监测系统及主缆除湿系统湿度监测的数据分析,首先找出了泰州大桥主缆湿度的纵向分布特征,给出了主缆内部易损的高湿度区位,为泰州大桥后期的主缆检测及维护管理工作重心的确定提供有效指导;通过相关性分析得出了主缆鞍座位置、四分点位置、跨中位置的湿度关系,并拟合了描述湿度关系的函数模型,为主缆的管理养护以及主缆湿度传感器的监测维护工作提供了依据。     

某悬索桥索夹空间受力分析

桃花峪黄河大桥主桥为双塔自锚式钢箱梁悬索桥,索夹采用上下对合的销接式结构,由上半部、下半部(含耳板)及螺杆等构成。为了解该桥主缆—索夹构造的受力特性,选取典型索夹为研究对象,采用ANSYS建立主缆与索夹空间局部有限元模型,对索夹各板件的受力状况、应力扩散规律进行分析研究,并与简化公式结果对比验证。结果表明:在不利荷载作用下,该桥索夹各钢构件应力均满足规范要求,应力在各板件间传递流畅;上半部索夹圆弧段环向拉应力与简化公式计算结果吻合较好;主缆与上半部索夹圆弧段接触面压应力约为简化公式计算值的85%,主缆与下半部索夹接触面压应力沿主缆方向分布明显不均匀,呈"V"形分布,设计时应考虑其不利影响。     

深埋长大隧道风流温湿度的预测及应用

深埋长大隧道在施工过程中产生的湿热环境不仅对施工安全有着一定程度的影响,而且还会影响工作人员的身体健康。为了预先改善深埋长大隧道在施工过程中的热环境,根据隧道三维围岩温度场的理论数学模型,并将隧道潮湿围岩壁面在水分蒸发情况下的显热量和潜热量考虑在内,分别推导出隧道内风流在水平流动方向和倾斜流动方向的换热量,进而推导出隧道围岩内部温度的计算模型及隧道内风流温度和风流湿度预测的数学模型。通过数学模型编制出隧道内部风流温湿度的解算程序,并且基于隧道围岩内的热传导及隧道中风流的热湿交换对隧道内部风流温湿度的变化规律进行了模拟。结果表明:基于已知的原始参数并根据编制的解算程序可以分别计算出隧道内部不同时间段、不同隧道推进长度的风流温度和风流湿度;对隧道内部风流温湿度进行预测计算时可以将隧道入风口的温度作为预测计算的输入初值;隧道围岩壁面的潮湿率对风流的温度有着一定的影响;通过对在建隧道风流温湿度的实测与程序结算的结果对比可知解算软件在隧道施工热环境中的实用性和可行性。     

悬索桥主缆缠包带结构的除湿工艺试验研究

介绍缠包带应用于主缆防护中的基本结构和空气除湿复合工艺的技术要点,在设计制作主缆工艺测试实物模型基础上,通过测量主缆内部空气流动的压力和流量变化数据,拟合得到了主缆沿程阻力和进气排气索夹阻力变化规律的方程式,进一步通过测量空气流动随时间历程的湿度和温度变化,得出了缠包和除湿复合体系的除湿能力,研究结果为选型除湿动力参数和评价体系的除湿能力提供了依据。     

悬索桥上、下对合型索夹结构分析研究

为研究悬索桥上、下对合型索夹结构的受力特性,以柳州双拥大桥为背景,推导了理想排列的主缆在宏观受力意义下的横向弹性模量的上限值,并结合经验公式确定主缆横向弹性模量的取值范围。建立该桥主缆和索夹有限元模型,分析主缆横向弹性模量在一定范围内变化时的螺杆附加力系数、索夹内压系数和脱空角。结果表明,吊索力是造成上、下索夹内压应力分布明显不均匀的直接原因,增大螺杆夹紧力能增大索夹内压应力;吊索产生的螺杆附加力对主缆横向弹性模量变化不敏感;索夹内压系数在吊索力和主缆力作用下会相应变小;螺杆附加力应该考虑螺栓和被连接件的相对刚度影响;跨中索夹应从控制脱空角入手适时调整螺杆夹紧力。     

独塔单跨地锚式悬索桥复合索鞍试验研究

虎跳峡金沙江大桥主桥采用(766+160)m独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥。该桥仅在东岸设置桥塔,西岸直接将主缆通过复合索鞍结构后锚于岩层中。为确定复合索鞍在施工及运营阶段的受力性能,设计制作1∶4的索鞍结构缩尺模型,通过静载试验研究主缆力作用下的索鞍位移、辊轴接触应力分布规律和辊轴活动性能,并对索鞍结构进行优化设计。结果表明:索鞍的竖向和纵向位移随索力增加逐渐增加,但增长速度变缓;辊轴接触应力分布不均匀,最不利荷载下最大接触应力为789MPa,最小接触应力为66MPa;加载过程中,各辊轴运动基本保持一致;对索鞍结构进行优化设计后,辊轴接触应力分布变均匀,最大接触应力减小至578 MPa,最小接触应力增大至399MPa。     

车用动力电池包内部温湿耦合特性分析

汽车动力电池包内部的潮湿和凝露现象是温湿度耦合作用的结果，它直接影响电池性能、加剧电池失效且可能引发安全事故，但相关的研究工作还未得到足够关注，开展电池包内部温湿度耦合特性的分析工作尤为迫切。基于此，研究相应瞬态数值分析方法，求解电池包内部空间动态变化的温湿度分布情况。首先，分析电池包内部空间和外界环境的气体交换、热量传递过程，建立热湿传递的物理模型，并根据流体运动三大基本守恒定律以及温湿度耦合关系，建立对应的热湿传递数学模型；利用恒温恒湿箱和安装防水透气阀的电池包箱体进行热湿传递试验，验证外界环境动态变化的温湿度对电池包内部温湿度的影响以及电池包内部出现凝露和积水现象的条件；建立电池包及其内部空间的多物理场耦合三维模型，对电池包内外的热湿传递与温湿度耦合过程进行瞬态数值模拟，根据仿真计算结果与试验结果的对比验证模型的可靠性；采用真实气候环境数据定义模型中动态变化的电池包外部环境，从时间和空间分布的角度分析电池包内部温湿度的瞬态计算结果。研究结果表明：所提出的瞬态数值分析方法的可行性佳，得到了外界环境以及电池工作状态的动态变化对电池包内温湿分布、电池表面凝露时长的影响规律。     

夹河特大桥主缆锚固区受力性能数值分析

自锚式钢结构悬索桥,主缆索力较大、且主缆锚固区受力复杂,为验证主缆锚固区安全性及主要受力壁板应力分布规律,结合烟台夹河大桥主缆锚固区缩尺模型试验,进行了不同工况下缩尺试验模型与足尺结构模型受力计算,研究讨论了大桥主缆锚固区实际受力状态以及壁板应力分布规律。对比研究结果表明,缩尺模型试验有限元模拟结果与试验测试结果吻合较好,在主要受力板件的应力分布规律方面,缩尺有限元模拟结果与足尺模型模拟结果吻合较好。     

2000 m级超大跨度悬索桥主缆架设影响参数研究

为研究地球曲率、温度、主缆弹性模量以及加劲梁恒载误差对2 000 m级超大跨度悬索桥主缆成桥线形的影响,以主跨2 180 m的广州狮子洋大桥为背景,采用BNLAS软件建立主桥有限元模型,基于单一变量法对上述参数的影响性进行分析。结果表明：地球曲率对超大跨度悬索桥的主缆成桥线形影响较大,可通过在索股制造时对分跨标记点进行修正以避免该因素的影响;主缆成桥线形对温度变化极其敏感,建议增加温度测试断面数量以得到更为精确的温度场分布,据此对主缆成桥线形进行修正;主缆弹性模量影响索股的无应力长度,进而影响主缆成桥线形,需增加钢丝弹性模量的测试精度及抽样比例,得到符合实际主缆弹性模量的检测值,据此修正主缆成桥线形;加劲梁恒载误差对主缆成桥线形的影响很大,主缆架设前需要对钢梁进行称重并测试铺装材料的容重,根据实际重量重新计算主缆成桥线形,并且在铺装层施工时精确控制铺装层厚度。     

基于振动特性的三塔悬索桥主缆损伤识别研究

该文对三塔两跨悬索桥进行健康监测和损伤识别。首先对有限元模型进行结构动力特性分析,然后计算主缆各点以相对模态柔度为基础的损伤指数和模态柔度差值,最后分析了损伤曲线的损伤分布规律,并得到主缆最易发生损伤的部位。结果表明:在横向振型的特性下,悬索桥主缆容易在中塔部位发生损伤,在面内振型的特性下,主缆损伤处易向跨中偏移。得到结论:以相对模态柔度为基础的面内损伤指数对主缆某些损伤工况能够较好识别,而面内模态柔度差值的主缆损伤规律和横向模态柔度差值的主缆损伤规律对中塔呈对称分布。     

微波加热湿旧沥青混合料的传热传质研究

为了研究微波加热湿旧沥青混合料过程中的质热传递规律,分析了微波加热再生过程中的质热传递现象,并基于Fick扩散定律和傅里叶热传导模型,建立了沥青混合料内非稳态传热传质数学模型.考察沥青混合料内部温度和湿度沿微波传播方向的变化,研究了初始条件、边界条件及湿度、微波渗透深度和内热源三者间的关系;建立了传热传质耦合方程的数值计算模型,采用交替显格式数值解法对该模型进行数值模拟,获得了温度、湿度和加热时间三者间的关系;使用了工作频率为2.45 GHz的微波系统对湿旧沥青混合料进行了加热试验.结果表明:在加热温度和脱水除湿方面,试验测试结果与数值模拟结果基本一致,从而验证了传热传质模型的正确性,对湿旧沥青混合料的微波加热再生工艺具有实际指导意义.     

隧道内连续配筋混凝土路面早期裂缝发展研究

对隧道内CRCP从铺筑至7d龄期的裂缝长度、宽度和间距进行调查,结合早期温度场、应力场的分布,得到了隧道内CRCP早期裂缝的发展规律及影响因素.研究表明:混凝土铺筑后的前4d,尤其是前2d,内部温度明显高于气温,应力呈显著上升趋势,85％的早期开裂出现在这一阶段;水泥水化、早期干缩是混凝土内部温度、应力上升的主要因素;使用低热水泥、降低单位用水量、提高混凝土的均匀性可以有效地控制裂缝长度、宽度和间距.     

主缆-索鞍摩擦效应对悬索桥地震响应影响规律研究

为研究主缆-索鞍摩擦效应对悬索桥顺桥向地震响应的影响规律,以某主跨760 m的公路悬索桥为背景,建立全桥非线性有限元模型,采用动力时程分析,研究主缆-索鞍界面摩擦系数对界面滑移、结构损伤、关键截面抗震性能等结构响应的影响。结果表明：在设计地震下主缆-索鞍界面没有滑移,在极罕遇地震下,界面产生残余摩擦滑移,且滑移量随摩擦系数减小而显著增大;考虑界面滑移后对桥塔和桩基的损伤较为明显,当界面摩擦系数较小时可保护塔底截面安全;在设计地震下,各模型塔底抗震性能良好,在极罕遇地震下,界面摩擦系数不超过0.15时可提升桥塔抗震性能;悬索桥抗震设计时界面摩擦系数取0.15对桥塔设计是有利的。     

考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥成桥状态力学性能分析

针对目前进行悬索桥分析时不考虑主缆抗弯刚度的现状,以某特大跨自锚式悬索桥为工程背景,在定性分析考虑主缆抗弯刚度后主缆、吊索、加劲梁、主塔等关键构件受力与线形特点的基础上,探讨不同简化假定条件下主缆受力与线形计算公式;运用有限元软件MIDAS/Civil,通过选取适当的单元类型及合理的结构参数建立有限元模型,分析比较考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥成桥状态下的力学特性,探讨考虑和不考虑主缆抗弯刚度时自锚式悬索桥的力学行为,得到考虑主缆抗弯刚度后结构整体刚度有所加强的结论。     

温拌剂对温拌沥青及其混合料性能的影响

为探究Sasobit温拌剂对于沥青混合料路用性能的影响规律,首先借助原子力显微镜对温拌沥青的微观结构进行了表征,其次研究了温拌剂各掺量在不同温度对于沥青黏度的影响规律,在此基础上,对温拌沥青混合料进行级配设计,研究其相关路用性能。结果表明,沥青在加入温拌剂后,自身微观结构并未产生明显的变化,蜂状结构分布均匀,无团聚,温拌剂材料分散性良好,能够在沥青中均匀分布;温拌剂能够在高温时降低沥青的黏度,当温拌剂掺量为3%时,温拌沥青高温时的黏度相对于基质沥青大概可以下降25%;通过车辙试验,发现温拌剂的加入能够显著地提高沥青混合料的高温性能,温拌沥青的动稳定度相比热拌沥青的动稳定能够提高10%以上;通过水稳定性能试验,发现温拌沥青的水稳定性能较好;通过低温性能试验,发现温拌沥青混合料的低温性能主要由基质沥青的性质决定。     

季节性冰冻区道路结构湿度分布特性分析

为分析道路结构湿度分布特性,基于建立的真实环境道路结构温湿度观测系统,以一年多的湿度跟踪观测数据为基础,开展了季节性冰冻地区道路结构湿度时空分布特性的研究。结果表明:道路结构湿度的年分布呈现夏秋季节湿度高、变化幅值大,冬春季节湿度低、变化幅值小的特点;不同层位的湿度对环境变化的敏感性不同;冰冻期和春融期,路基土湿度受温度影响而逐渐减小抑或骤然上升;路面铺筑使道路结构湿度受降水影响的敏感性减小,且使路基土冰冻期和春融期发生的时间提前。     

自锚式悬索桥合理成桥状态静力特性试验研究

依托某双塔对称体系自锚式悬索桥,按几何缩尺比1∶50进行模型静力性能试验研究。模型设计上运用基于刚度相似原理的方程式分析法,获得了多相介质缩尺模型与结构原型的静力相似判据。采用模型试验与有限位移理论相互印证的手段,研究了自锚式悬索桥结构体系在合理成桥状态下的静力学特性。结果表明：除塔附近加强吊杆外,全桥吊索应力分布较为均匀;主缆应力分布特征与主缆线形具有较强相关性;加劲梁在弯矩与轴力组合作用下,上下缘应力分布较为均匀,线形符合设计要求;成桥状态各构件安全储备较大;模型验测试值与理论计算值吻合较好,同时印证了缩尺模型设计的合理性。     

基于多尺度模型的销接式索夹极限抗滑摩阻力分析

为研究悬索桥主缆销接式索夹在吊索力作用下的抗滑性能,以某单跨悬索桥为背景,采用ANSYS软件建立带端索夹的主缆多尺度有限元模型,研究吊索力作用下索夹的极限抗滑摩阻力、主缆与索夹表面接触压力及螺杆拉力随吊索力的变化规律。结果表明:吊索力加载时,索夹的极限抗滑摩阻力比轴向加载时大幅减小,吊索力对索夹的抗滑能力有显著的削弱效应;索夹临界滑移时的下滑力明显小于按规范计算的极限抗滑摩阻力,索夹抗滑设计时应考虑吊索力的影响;索夹与主缆表面接触压力沿索夹长度呈抛物线分布,随着吊索力增加,上半索夹与主缆表面接触压力略有增加,下半索夹与主缆表面接触压力明显减小;吊索力会导致螺杆产生附加拉力。     

清水河大桥主缆除湿系统安装施工技术

主缆的防腐体系随着我国悬索桥的发展,也发展迅速。采用传统密封主缆被动的防腐方式时,发现主缆内的湿度大时,主缆锈蚀依然无法避免,现在工程上逐步使用在主缆内通干燥空气的主动除湿方式。根据清水河大桥主缆除湿系统的安装工艺,为其他类似桥梁的主缆除湿系统设计和施工提供借鉴。