大跨度钢箱梁斜拉桥健康监测数据分析北大核心

军山长江公路大桥为主跨460m双塔双索面钢箱梁斜拉桥,2001年12月建成通车,2011年建立健康监测系统。为评价该桥长期运营后的整体和局部力学状态,并评估监测系统运行状况,对该桥健康监测数据进行分析。依据健康监测系统实时监测的海量数据,采用恒载状态参数比较法和活载效应统计最值包络法对结构的整体和局部力学性能指标进行分析评价;基于线性累积损伤准则和疲劳强度曲线进行钢箱梁疲劳分析;通过比较斜拉索振动时程与理论控制阈值,判断斜拉索发生有害振动及抑振措施的失效;通过统计监测数据完整率、有效率及相关参数实测数据的对比分析,评价监测系统运行稳定性和可靠性。分析结果表明:该桥整体力学性能良好;钢箱梁局部存在疲劳破坏风险;斜拉索存在有害振动;健康监测系统运行稳定,数据可靠。     

郑州黄河公铁两用大桥斜拉索温频相关性研究

郑州黄河公铁两用大桥主桥第一联为六塔钢桁梁斜拉桥,为研究环境温度变化对该桥斜拉索的影响,以该桥健康监测数据为依托,分析斜拉索自振频率与环境温度间的相关性。采用优化基频算法获得稳定的斜拉索实测基频数据,并对斜拉索基频信号进行小波分解及重构,获得斜拉索基频与重构基频的差值,基于差值的统计特征进行基频数据的修正,分析各个时段斜拉索的温频相关性。结果表明:环境温度与斜拉索基频间存在显著的线性相关关系,该桥5号塔边索基频随着温度升高而降低,温频线性相关性系数集中在[-0.983 7,-0.890 4];雨天时段温频整体数据相关性不明显;凌晨时段斜拉索基频受温度影响较小,中午时段环境温度与斜拉索基频间显著相关。     

基于健康监测的武汉军山长江大桥重车过桥响应分析

武汉军山长江大桥为主跨460m双塔双索面钢箱梁斜拉桥,2011年安装了健康监测系统。该桥通行多为重车,并时有超载现象出现。为了解重车过桥结构性能,评判重载对结构的影响程度,基于该桥上安装的健康监测系统,对2辆载重178t的重车先后通过该桥的主梁位移、桥塔偏位、主梁应力、索力进行了全程采集,并与有限元计算值、阈值进行对比分析。分析结果表明:桥梁空载状态和卸载状态下桥塔残余变形以及主梁残余变形和残余应力均较小,卸载后斜拉索振动幅值恢复正常,结构处于弹性状态,性能良好;重车过桥结构响应均在活载计算包络曲线内,重载对结构的影响很小,结构无损伤发生;结构响应实测值与计算值吻合较好。     

基于健康监测数据的大跨度钢箱梁桥风雨响应分析

针对风雨、车载作用下极易发生的大跨桥梁及斜拉索振动,以武汉军山长江大桥健康监测系统实测结构响应数据为依托,分析某8级大风并下雨时的实测数据。结果表明：主塔偏位和结构振动的横桥向、纵桥向风雨响应最大值较日常值增大了2倍,但尚在结构运营安全范围内;半数斜拉索测点发生大幅风雨振和参数振动,且位移超出阈值,部分减振器已失效,需维修更换。     

考虑随机交通流量的润扬大桥钢箱梁疲劳失效概率及可靠度评估

首先介绍了润扬大桥悬索桥的健康监测系统。然后对健康监测系统所监测的应力时程进行处理,得到钢箱梁疲劳应力谱,分析了应力谱的特点。利用健康监测数据评估钢箱梁的疲劳寿命时,以单天或几天平均的疲劳应力谱进行疲劳寿命评估使得疲劳寿命过大或过小。考虑到交通流量的随机性,研究了日累计损伤度分布规律,提出了考虑交通流量随机性的钢箱梁疲劳破坏失效概率及可靠度评估方法。该方法能够更精确地进行钢箱梁失效概率及可靠度评估,可为大桥的日常维护和耐久性评估提供参考依据。     

某沿海悬索桥温、湿度监测数据分析

通过分析某桥2019年全年健康监测系统采集的外界环境和关键部位的温、湿度数据,结合日常检测资料,对该桥主梁整体及部分关键位置所处环境状况进行了评价。研究发现,加劲梁和主索鞍内部测点温、湿度状况处于低腐蚀区和弱腐蚀区,北锚右室发现7.67%的天数处于强腐蚀区,另外定期检查还发现钢箱梁内部个别位置存在霉斑,建议在箱梁内部布置除湿机,以建立能通达各部位的内部干燥空气循环系统,并保持不间断运行。     

沪苏通长江公铁大桥主航道桥斜拉索振动控制技术

沪苏通长江公铁大桥主航道桥为主跨1 092m的公铁两用钢桁梁斜拉桥,斜拉索最长达576.193m、重达83.5t。针对该桥斜拉索超长、超重的特点,施工期和运营期分别采用临时阻尼减振装置和永久附加阻尼减振装置来抑制斜拉索振动。施工期斜拉索临时阻尼减振装置通过在传统钢丝绳措施上串联1个阻尼模块,适应不同施工阶段斜拉索的状态变化,并控制斜拉索施工期的振动。运营期采用新型电涡流杠杆质量阻尼器(ELMD),利用电涡流阻尼器控制斜拉索面内振动、油阻尼器控制斜拉索面外振动,并进行实桥试验验证。结果表明:斜拉索的阻尼对数衰减率达7%,满足斜拉索阻尼减振要求;ELMD阻尼器安装后,风荷载激励下的振幅从2.15g降低至0.04g,共振主频消失、减振效果明显。     

考虑随机车载-风载联合作用的斜拉桥拉索疲劳可靠性分析

以某大跨斜拉桥为工程背景,对随机车载与风载联合作用下的斜拉索疲劳可靠性进行了分析。首先,依据交通调查数据,建立随机交通荷载模型,基于桥位处多年风速统计资料,建立大桥风载概率模型;然后,采用自编的风-车-桥动力响应分析程序,实现随机车载与风载联合作用下的拉索应力谱计算分析;最后,基于累积损伤理论和Monte-Carlo法开展拉索的疲劳可靠度和疲劳寿命分析。研究结果表明：风载对斜拉索疲劳可靠度影响显著,且该影响由短索到长索呈不断增大的趋势;考虑车载-风载联合作用的拉索疲劳寿命较仅考虑车载的情况下降2%～63%,平均达50%。     

基于实测数据的斜拉索振动分析与小波包能量占比研究

为研究海域环境下跨海斜拉桥长斜拉索的振动响应特征及振动能量分布特点,以金塘跨海大桥为背景,对后期构建的局部实时监测系统采集的实测数据进行分析.研究斜拉索加速度信号的时域和频域特征,运用小波包分析对不同季节的斜拉索加速度时程进行分解及重构,并计算振动能量在不同频带的能量占比.结果表明:金塘大桥桥址处风向以西北为主,近似垂...     

大跨径斜拉桥换索工程实践

该文以一座7跨连续半漂浮体系混合式斜拉桥为实例,其主跨580 m,为扁平流线型钢箱梁,全桥共有斜拉索168根,斜拉索采用梁上销铰锚固,塔上单端张拉方式。在运营检查中发现斜拉索PE破损,为保证大桥的安全使用性能,必须对该索进行更换。该文对该桥换索的施工及监测等过程进行了阐述。     

斜拉桥斜拉索局部弯曲应力分析

在活载作用下，斜拉索的倾角会发生反复变化，引起拉索局部弯曲应力变化，从而导致斜拉索的疲劳。本根据引起斜拉索倾角变化的原因，分只考虑拉索垂度的影响及既考虑拉索的垂度又考虑锚固点处梁的变位（挠度和转角）两部分对斜拉索局部弯曲应力的变化幅度进行了分析。本的分析表明，局部弯曲应力幅占总应力幅的45％左右，对斜拉索疲劳有较大的影响。最后，介绍了几种可以减小这部分应力变化的方法。     

基于数据驱动的斜拉索异常振动分析及预警

视频监控表明,某斜拉桥的斜拉索在2016年2月1日发生肉眼可见的异常振动。为了解异常振动发生期间,桥梁风环境及结构振动响应变化,对斜拉索异常振动期间的斜拉索、桥面和桥塔加速度、风环境进行了分析,计算获得了斜拉索振动加速度均方根、振动位移及均方根、斜拉索索力、桥梁结构模态参数,并分析了斜拉索振动与风环境的相关关系。分析结果表明,桥梁结构仍处于安全状态,并依据斜拉索振动监测数据,建议了斜拉索振动的监测预警阈值。     

基于监测数据的斜拉桥钢箱梁疲劳性能分析

针对大跨度斜拉桥钢箱梁疲劳问题,基于斜拉桥的健康监测数据和疲劳寿命对主梁运营状态进行评估,为大跨度斜拉桥关键构件服役状态预警提供支撑。对数据异常值、缺失等进行预处理,采用经验模态分解法及能量突变法分析信号找到阶数阈值后分离快慢变成分,并通过多元线性回归法对经验模态分解法的有效性进行验证;采用雨流计数法分析钢箱梁应力谱,根据规范计算结构疲劳寿命,并通过变权理论评价主梁状态。结果表明,经过预处理后的数据能较好地反映结构在活载作用下的受力状态;综合频幅谱的主频和本征模态函数的能量,确定应力监测数据的阶数阈值为5,快变成分为前5阶本征函数的和,慢变成分为5阶以后所有本征函数及残差的和;经验模态分解法能有效分离原始数据中的快慢变成分,为计算疲劳寿命提供数据支持;以疲劳寿命为指标,根据主梁的长期监测应力,其评分在95分以上,主梁的应力状态良好。     

矮塔斜拉桥中交叉抗滑键的研究及应用

矮塔斜拉桥一般采用环氧砂浆握裹式对拉索进行斜拉索整体抗滑,针对该装置无法解决单根钢绞线抗滑和单根换索的问题,以山西临汾汾河大桥为背景,提出斜拉索采用交叉抗滑键抗滑装置,采用ANSYS软件建立抗滑键挤压有限元模型,对抗滑键冷挤压过程进行模拟分析,通过试验研究抗滑键的抗滑力和疲劳寿命,并通过抗滑键在该桥中的应用研究其张拉工艺.结果表明:交叉抗滑键能够可靠地握裹住钢绞线,具有足够的抗滑能力及良好的抗疲劳性;抗滑键在该桥中成功应用,并可实现单根钢绞线抗滑和单根换索.     

自锚式钢箱梁悬索桥静力稳定性分析

为了解自锚式钢箱梁悬索桥的整体失稳模态和钢箱加劲梁的局部稳定性,以重庆鹅公岩轨道专用桥(主跨600m自锚式钢箱梁悬索桥)为背景,采用Abaqus软件建立全桥多尺度有限元模型(跨中段钢箱梁建立局部精细模型),采用弧长法进行非线性静力稳定承载力分析,研究该桥的整体稳定和局部稳定问题及其相互影响规律。结果表明:达到整体稳定极限荷载时,该桥跨中段钢箱梁发生明显的竖向和横向变形,全桥静力稳定极限状态由钢箱梁的整体稳定控制;整体稳定极限状态下,跨中段钢箱梁主要板件不会发生局部屈曲,中腹板局部发生屈服,其余板件仍处在弹性阶段,中腹板是钢箱梁局部稳定的控制部件。     

基于概率统计的运营状态下索力变异性分析与评价

为准确评价运营状态下的斜拉索索力状态,以某实际运营的双塔钢箱梁跨海斜拉桥为背景进行研究。基于该桥的监测索力和温度数据,分析环境温度造成的索力变异性,在此基础上采用经验模态分解法从索力监测信号中分离车辆的影响,通过回归分析建立与温度无关的标准索力及其概率分布模型,提出基于标准索力分布特性的索力评价基准与评价方法。采用该方法对该桥的索力状态进行评价,结果表明:消除车辆和温度影响的标准索力分布具有良好的正态性;索力个别值抽样检验速度快,但可能受监测数据变异性的影响而失效;基于分布特性的索力评价能够更好地适应监测数据的变异性和随机性,具有更好的可靠性和实用性。     

主跨468m铁路钢箱混合梁斜拉桥设计

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥采用半飘浮结构体系钢箱混合梁斜拉桥,孔跨为(53+50+50+66+468+66+50+50+53)m。钢-混分界点位于主梁中跨距桥塔24.5m处,除中跨419m采用钢箱梁外,其余均采用混凝土箱梁;桥塔采用钻石形混凝土结构,塔高177.91m,上塔柱设内置式钢锚箱;斜拉索采用7mm的镀锌平行钢丝拉索,空间双索面扇形布置;基础采用超长、大直径群桩基础。混凝土梁采用支架逐孔现浇施工,钢箱梁采用节段吊装。设计针对铁路活载大、刚度要求高的特点,确定了合理成桥状态,并进行结构静力分析、抗震及抗风研究、车-桥及风-车-桥耦合振动分析,验证了结构的安全性和舒适性。     

焊接式索夹疲劳寿命分析方法及评价

针对焊接式索夹在新田长江大桥中应用的实际情况,通过数值计算分析焊接式索夹的疲劳性能并对焊接式索夹的疲劳寿命做出评价。首先建立新田长江大桥的有限元模型,分析该桥在恒载和疲劳荷载下的静力特性。然后分析焊接式索夹的几何构造并建立焊接式索夹的数值模型,利用子模型技术分析该索夹在不同荷载下的力学特性。最后,根据相关规范比较适用于新田长江大桥焊接式索夹焊缝的疲劳试验数据,通过经验公式与FE-SAFE计算出焊接式索夹焊缝的疲劳寿命。研究结果表明：数值计算和经验公式计算结果较为接近,该索夹的对数疲劳寿命约为10。新田长江大桥焊接式索夹在设计使用年限内不会发生疲劳破坏。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

独塔混合梁斜拉桥施工控制中的参数敏感性分析

为研究施工过程中混合梁斜拉桥结构与荷载参数的变化对成桥状态的影响,以跨径为(32+50+93+260+38)m的岳口汉江特大桥为工程背景,采用MIDAS Civil有限元分析软件对其进行参数敏感性分析,研究主梁自重、斜拉索弹性模量、施工荷载、初张拉力、温度的变化对主梁线形、应力和索力的影响。结果表明:钢箱梁自重、施工荷载、斜拉索初张拉力、局部温差对成桥状态的影响较大,为敏感性参数;主梁应力的敏感参数为斜拉索初张拉力,主梁变形的敏感参数为钢箱梁自重、施工荷载、斜拉索初张拉力和局部温差,参数的变化对成桥索力影响相对较小;中跨钢箱梁的截面应力和线形变化远大于边跨混凝土,主梁下缘应力相比于上缘应力对参数变化更加敏感。