基于桥梁健康监测系统的斜拉索损伤识别

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件。斜拉索的锈蚀、断丝等损伤必然导致索力、主梁线形及结构内力状态的改变,威胁结构的安全。在介绍目前国内外先进的索力及挠度监测方法之后,以一座独塔斜拉桥为例,采用拉索损伤敏感性分析方法,探讨基于主梁挠度及索力监测的斜拉索损伤识别方法的具体应用及其适用性。     

一种测量斜拉桥拉索索力新方法——垂度法

考虑拉索弯曲刚度、索端安装减振装置以及几何非线性等因素的影响,采用有限元软件ANSYS分析某斜拉桥拉索索力与垂度的关系。结果表明:当斜拉索索力较大(垂度较小)时,离开其锚固位置和阻尼减振装置一定距离,从拉索中部任意选取一段适当长度拉索的索力与垂度之间存在确定的函数关系,且这种关系几乎不受斜拉索本身的弯曲刚度和两端支承条件的影响。据此提出通过测量斜拉索中部某索段的垂度确定索力的方法——垂度法。该方法依据测量出的所选索段的倾角、弦长和最大垂度,按推导的公式计算所选索段的平均索力,根据每延长米的索力差和索段的位置确定整个拉索的索力。模型试验结果表明,用垂度法测得的索力误差在2%以下。     

多塔矮塔斜拉桥结构参数敏感性分析

基于结构参数敏感性分析的摄动原理,通过选择合适的摄动值计算各参数对结构力学性能的敏感系数,研究多塔矮塔斜拉桥参数变化对结构内力、变形和自振特性的影响大小,为结构设计和施工监控提供参考。研究结果表明:边跨长、主梁刚度、桥墩刚度的变化对结构刚度和内力影响较大,拉索刚度、跨中无索区长度对结构内力的影响相对较小;塔跨比、拉索刚度、主梁刚度是影响索力的主要因素;主梁和桥墩刚度、边跨长度对主梁振型的影响较大;塔跨比、主塔刚度则对主塔的振型有较大影响。     

天津塘沽海河独塔斜拉桥主跨钢箱梁安装施工技术

斜拉桥的施工主要涉及到斜拉索的挂设和索力的调整及钢箱梁的安装精度。通过对天津海河独塔斜拉桥施工技术的阐述 ,有针对性地总结出保证钢箱梁安装精度、斜拉索挂设和索力调整的方法。如钢箱梁第一节的安装精度的调整 ,安装一定数量的钢箱梁后的中线、高程的调整等 ;斜拉索的挂设及索力的测量和调整对桥面高程的影响等。     

北京市五环路斜拉桥的索力测试和分析

简述频率法测量斜拉桥索力的基本原理及测试方法,并分析影响测量精度的要素.提出了斜拉索等效计算长度的概念,介绍了标定索力动测仪、确定测量时间、计入锚头回缩等一系列减小测量误差的措施,保证了索力的测量结果.     

大直径高吨位斜拉索索力测试与分析

介绍了频率法测量索力的基本原理,分析了斜拉索的抗弯刚度、索力测试仪的标定、斜拉索锚固回缩损失、温度影响等因素对斜拉索索力测试的影响,并依托北京市五环路石景山南站高架斜拉桥为工程背景,对大直径高吨位斜拉索索力进行了测试及分析,具有一定的工程指导意义.     

独塔混凝土斜拉桥施工阶段温度效应仿真分析

斜拉桥为高次超静定结构,在施工阶段,温度变化对斜拉桥的主梁位移和索力会有不同程度的影响.基于温度效应原理,以泸州泰安长江公路大桥(独塔混凝土斜拉桥)为工程背景,分析整体升降温、索塔梁温差、主梁温度梯度及索塔温度梯度对结构位移和内力的影响规律.研究结果表明,整体温差对主梁线形、内力及索力影响较小,但温度梯度对主梁线形的影响显著,而且引起索塔两侧主梁位移的不均匀变化.这对同类大跨度混凝土斜拉桥施工过程中掌握温度效应有一定的参考价值.     

大跨度铁路斜拉桥索力快速识别方法研究

大跨度铁路桥梁天窗时间有限且上道条件苛刻,如何基于常规监测设备利用简易方式实现大跨度铁路斜拉桥索力高精度识别十分重要。研究提出一种考虑斜拉索抗弯刚度的索力快速识别方法,既可提高索力识别精度又可大量简化运营期索力识别步骤,且不受拉索边界条件和铁路桥梁实际运营状态的限制。研究表明,抗弯刚度是对索力识别精度影响较大的因素之一,通过考虑拉索实际抗弯刚度可以提高索力识别的准确性,基于拉索加速度振动实测数据在拉索简支梁模型基础上建立索频、索力以及抗弯刚度的函数关系,通过数值方法计算实测多阶模态下抗弯刚度—索力连续变化图,再通过多阶模态的交线则可进一步确定拉索的唯一抗弯刚度和索力值,并以某大跨度铁路斜拉桥为依托工程,对方法的有效性进行了验证。结果表明：(1)该方法识别的索力结果相对误差可降低5.22%,换算成绝对索力值可达254.45 kN;(2)在实际应用中识别结果易受到低阶频率干扰,宜采用拉索高阶频率进行识别,建议采用5阶及以上实测频率。     

斜拉桥主梁损伤对车激索力响应的影响研究

以斜拉桥的损伤识别为目的,提出了一种索力比指标,研究了斜拉桥在车辆荷载激励下,主梁发生损伤时斜拉索索力比指标的变化规律。以实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,基于ANSYS建立其空间板壳有限元模型,以单元刚度的折减模拟主梁损伤,对主梁在不同位置损伤、不同程度损伤两类工况下,车辆荷载激励下斜拉索的索力比指标变化进行了数值仿真。结果表明:车辆荷载激励下,斜拉索的索力比指标与主梁的损伤位置和损伤程度存在一定的对应关系。为后续基于车辆荷载激励下的索力响应指标识别斜拉桥损伤方法的研究提供了重要的参考,具有一定的理论意义。     

波纹钢腹板矮塔斜拉桥结构静动力分析

通过建立有限元模型对波纹钢腹板矮塔斜拉桥以及钢筋混凝土梁矮塔斜拉桥进行了静动力性能分析,对比了两者在移动荷载作用下主梁内力、主梁挠度、主塔内力、拉索内力以及结构自振特性的区别。研究结果表明:矮塔斜拉桥结构整体受力性能接近于连续梁;将钢筋混凝土梁替换成波纹钢腹板后,矮塔斜拉桥主梁刚度降低,主梁承担的荷载效应减少,此部分荷载效应通过拉索传递到主塔结构上,因此整体结构受力特点由主梁依赖型向主梁拉索协同型转变。     

商合杭铁路矮塔斜拉桥无砟轨道适应性研究

研究目的:高速列车运行对无砟轨道的平顺性要求非常严格,而大跨度桥梁在温度荷载作用下引起的主梁竖向变形是引起轨道平顺性发生变化的主要原因。本文以商合杭铁路沙颍河大跨度矮塔斜拉桥为背景,对不同的桥梁结构体系、边跨比、主梁类型、梁高、斜拉索规格及布置、桥塔高度等进行对比分析,研究其对温度变形的影响,从而确定矮塔斜拉桥的无砟轨道适应性。研究结论:(1)矮塔斜拉桥可以满足无砟轨道的平顺性要求,保证高速铁路的行车安全性及舒适性;(2)有效释放梁体收缩徐变及温度变形的桥梁结构体系更加容易满足轨道平顺性要求,应优先选用;(3)斜拉索的温度变化及索梁温差是引起主梁竖向变形的主要因素,确定合适的斜拉索规格、安全系数、索间距,既能充分发挥斜拉索对主梁的贡献,又能减小温度荷载作用下主梁的竖向变形;(4)为减小斜拉索对温度变形的影响,主梁宜采用混凝土结构;(5)本研究成果对今后高速铁路矮塔斜拉桥设计具有一定的指导意义。     

斜拉桥施工阶段主梁截面温差效应计算研究

为揭示主梁竖向截面温差作用对施工阶段斜拉桥的影响机理,准确预测斜拉桥结构的截面温差效应,将斜拉桥主梁视为一根连续弹性支承的地基梁,其支承刚度取决于斜拉索的竖向抗拉刚度。对主梁微段进行内力分析,建立微段的内力平衡微分方程;结合温差变形和支承边界条件,对方程进行求解,获得结构应力和变形,由此提出一种斜拉桥结构主梁截面温差效应的解析方法。通过与实桥算例的有限元数值分析结果对比,发现所提出的方法能够准确预测竖向截面温差作用下斜拉桥主梁的结构应力与变形,并进一步分析结构响应在斜拉桥施工过程中的变化规律,以及斜拉索刚度变化对该效应的影响。研究结果表明：截面温差作用只会在主梁悬臂端引起较大结构变形;而主梁其他部位受到拉索和桥塔的约束作用,变形量很小,但由于约束作用的存在,其温差应力较大,尤其在塔梁连接处应力值达到最大;而且温差应力随着施工悬臂长度的增加而增大,当桥梁施工至大悬臂状态下,主梁的底板与腹板均会出现较大的拉应力,应通过增加预应力等措施抵消或减小这部分拉应力;但温差效应受斜拉索支承刚度的影响较小,因此采用中间索的平均支承刚度作为计算模型的支承刚度,能够满足工程需求,也减少了计算量,便于工程设...     

斜拉桥箱形主梁斜腹板的合理厚度分析

针对斜拉桥中双箱式主梁,采用三维有限元分析方法,建立具有不同斜腹板厚度(18 cm,24 cm,30 cm,35 cm,40 cm)的5个箱形主梁有限元模型,分析其空间应力分布特点,归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的薄弱环节及斜拉桥箱梁在不同斜腹板厚度下的应力变化。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。通过对以上工况计算结果的静力分析,归纳出斜拉桥中此类双箱式截面的应力分布特点,并提出斜腹板厚度的合理化建议。分析表明:斜腹板厚度为30 cm左右时,主梁的应力分布比较合理。     

几何非线性对沪通公铁两用长江大桥的影响

在建的沪通公铁两用长江大桥是一座超大跨度、超大体量、超大活载的公铁两用斜拉桥。采用U.L空间非线性有限元分析方法,以主跨跨中挠度最大的活载工况为例,研究3种几何非线性效应对该桥的变形和受力状态的影响。结果表明,3种几何非线性对桥梁的变形和受力状态的综合影响最大达到12.60%(增大);3种几何非线性效应中,斜拉索的垂度效应对于桥梁变形和受力状态的影响最大,达到7.73%,超过了大位移效应和梁柱效应的综合影响;用Ernst公式修正拉索弹模考虑拉索垂度效应的影响时,可用恒载+活载线弹性分析得到的索力,得到的结果较准确而避免了迭代计算;若用恒载索力修正拉索的弹模,将成倍夸大垂度效应的影响,因而是不可行的。     

基于ANSYS对斜拉桥结构状况评估的有限元修正模型

针对运营多年的斜拉桥结构状态变化的情况,研究基准有限元模型的建立过程。基于ANSYS平台,建立三主梁模型;通过不断修正拉索实常数,使拉索索力与静动载试验实测索力相一致,并将模型计算结果与静动载试验结果进行对比分析。研究结果表明:修正索力后的三主梁模型能作为既有斜拉桥的基准有限元模型。     

部分斜拉桥的索力测试与分析

结合某部分斜拉桥的索力测试过程,对测出的数据进行分析总结,得出的一些有规律的结论:该类型斜拉桥的索力测试采用频率法是可行的;对于长度较短的拉索,必须考虑刚度对索力的影响。     

斜拉索-阻尼器系统的动力特性分析

斜拉桥拉索的大幅振动越来越引起人们的关注 ,目前减振的主要手段是安装阻尼器 .本文推导了由模态坐标表示的斜拉索 阻尼器系统运动方程 ,对拉索垂度、弯曲刚度、阻尼器位置和阻尼系数等因素对拉索 阻尼器系统的动力特性的影响进行了分析 ,所得结果对斜拉减振阻尼器优化设计具有一定指导意义 .     

高铁大跨拱承式独塔斜拉桥成桥状态力学参数敏感性分析

以国内某高铁拱承式独塔斜拉桥为工程背景,通过有限元分析,研究主梁容重、拉索初张力、材料弹性模量和温度作用等力学参数对该桥成桥状态下力学性能(主梁线形、截面应力、成桥索力和主塔线形等)的影响规律,识别影响较大的敏感力学参数和对这些参数敏感的结构关键部位.研究结果表明:主梁容重和拉索初张力对主梁线形、截面应力和成桥索力的影响较大,对主塔线形的影响较小;材料弹性模量对成桥状态下结构力学性能的影响都很小;温度作用对成桥状态下结构力学性能的影响规律较为复杂.     

曲率半径对曲线斜拉桥力学性能的影响分析

以刚果布拉柴维尔滨河大道小半径混凝土双塔双索面曲线斜拉桥为工程背景,建立有限元模型并分析曲率半径对主梁弯矩和扭矩、跨中挠度、桥塔塔顶位移、主塔塔底弯矩、索力等结构受力性能参数的影响。结果表明:曲率半径对结构内力和支座反力的影响较大,对索力的影响则相对较小;当曲率半径1 250 m时,曲线斜拉桥可以按照直线斜拉桥进行受力计算。     

斜拉桥主梁采用前支点挂篮进行悬臂现浇施工时中间张拉索力的优化

以石家庄市仓安路斜拉桥施工过程为例,通过分析斜拉桥和挂篮结构在施工过程中内力变化规律,确定合理的中间张拉次数与各次中间张拉索力。要求作为前支点的斜拉索在当前梁段施工过程中应根据主梁和挂篮受力的要求进行多次中间张拉,以便改善结构受力,保证施工安全。