人造卫星定位系统在桥梁结构健康监测系统中的应用——以香港悬索体系桥梁为例

为增强桥梁结构的健康监测工作,香港特别行政区政府路政署将GPS应用于青马大桥、汲水门大桥、汀九大桥的健康监测系统中,其主要任务是测量4座悬吊体系桥梁、桥身和桥塔瞬间位移,进而推算其相应的导量（截面中线）位移及各相应主要构件的应力状况。该文主要介绍路政署于青马管制区内所安装的GPS监测系统,并对有关GPS信息在桥梁结构健康监测中的应用,如风力效应监测,温度效应监测,交通荷载效应监测和各主要构件的应力监测等进行介绍,最后对监测结果进行分析和评估。     

人造卫星定位系统在桥梁结构健康监测中的应用

香港特别行政区政府路政署开始采用人造卫星定位技术应用于桥梁结构健康监测系统，以增强和改进青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥的结构健康监测工作。人造卫星定位系统（Global Positioning System of GPS）主要用作量度三座悬吊体系桥梁的桥身和桥塔瞬间位移，推算其相应的导量（截面中线）位移及各相应主要构件的应力状况。GPS监测系统是一套实时监测系统，它包括：GPS测量仪、接驳站、信息收集总控制站、光纤网络、GPS 显示器等。通过介绍路政署于青马管制区内所安装的GPS监测系统，论述有关GPS信息在桥梁结构健康监测中的应用，如风力效应监测、温度效应监测、交通荷载效应监测和各主要构件的应力监测等，亦展示一些监测分析和评估。     

基于实测数据的安庆大桥车辆荷载与桥梁响应研究

文章以安庆长江公路大桥为例,基于健康监测与动态称重系统实测数据,在去除温度对结构响应的影响下,对等效车辆荷载与桥梁跨中挠度的相关性进行研究,结果表明车辆荷载与跨中挠度整体呈正相关关系。     

浅谈GPS技术在桥梁工程的变形监测的应用

以东海大桥工程为例东海大桥监测系统使用了现代化的手段(基于GPS),实时对东海大桥在正常运营时期进行实时动态监测。从而获得桥梁在不同环境下的结构变化与整体位移信息,为桥梁的结构状态、是否能够安全运营等等提供理论分析依据。     

基于动态称重系统的安庆长江大桥车辆荷载监测及分析

随着经济的高速发展,大型重型运输车辆增多,公路超载现象日益严重。为了解安庆长江公路大桥车辆运行的实际情况,分析车辆荷载对结构的影响,文章通过动态称重系统对车辆荷载等参数进行统计,结合健康监测系统数据,对桥梁跨中挠度变化的主要原因进行分析,以期为桥梁的养护管理和健康运营提供参考。     

雅安大桥钢筋砼主梁维修加固方案设计

由于经济和城市建设的发展,交通流量和车辆载重量增大,雅安大桥钢筋砼主梁承载能力不能满足使用荷载要求.应用增配主筋加固法,使桥梁承载能力提高.介绍其钢筋砼主梁加固设计方案.     

雅安大桥钢筋砼主梁维修加固方案设计

由于经济和城市建设的发展，交通流量和车辆载重量增大，雅安大桥钢筋砼主梁承载能力不能满足使用荷载要求．应用增配主筋加固法，使桥梁承载能力提高．介绍其钢筋砼主梁加固设计方案．     

润扬长江公路大桥GPS +北斗变形监测系统应用探索

润扬大桥结构健康监测系统中的整体变形监测采用美国GPS全球卫星定位系统,主要用于监测悬索桥桥身和桥塔的结构位移.为解决GPS的RTK短期失锁问题,提高监测可靠度和精度,在润扬大桥GPS监测系统升级中,采用GPS＋北斗的新监测方法,文章介绍了GPS＋北斗监测系统的工作原理,并对其精度进行验证,结果表明,GPS与北斗卫星导航系统的联合使用提高了解算成功率,解决了RTK失锁问题.     

苏通大桥运营阶段车辆荷载识别及其特性

车辆荷载是桥梁承受最主要的活荷载。对于大跨径桥梁正交异性钢箱梁而言,车辆荷载对其疲劳特性将产生非常明显的影响,在长期车辆反复作用下,钢箱梁的疲劳问题日益突出。为了更好预测正交异性钢箱梁的疲劳特性,必须充分了解车辆荷载特性。以苏通大桥为背景,通过对收费系统数据的统计分析,获得了车辆荷载特性。同时,利用桥梁监控设备,结合动态图像识别技术,获得了大桥车辆横向分布规律。相关研究手段和方法,可为缺乏WIM系统的大型桥梁提供参考。     

苏通大桥运营阶段车辆荷载识别及其特性

车辆荷载是桥梁承受最主要的活荷载。对于大跨径桥梁正交异性钢箱梁而言,车辆荷载对其疲劳特性将产生非常明显的影响,在长期车辆反复作用下,钢箱梁的疲劳问题日益突出。为了更好预测正交异性钢箱梁的疲劳特性,必须充分了解车辆荷载特性。以苏通大桥为背景,通过对收费系统数据的统计分析,获得了车辆荷载特性。同时,利用桥梁监控设备,结合动态图像识别技术,获得了大桥车辆横向分布规律。相关研究手段和方法,可为缺乏WIM系统的大型桥梁提供参考。     

采用墙式整体桥台的无缝桥受力特征

建立了考虑桥台-土相互作用的墙式整体桥台无缝桥的空间有限元模型, 采用实测数据验证了模型的准确性; 分析了不同荷载工况下主梁与桥台的受力特征, 研究了温度、台后填土密实度与桥梁跨径对桥梁受力特征的影响。研究结果表明: 与同等跨径简支梁桥相比, 墙式整体桥台无缝桥受力最不利主梁的跨中弯矩降低了20%~40%, 跨中与梁端弯矩之和降低了约28%, 说明主梁内力分布比较均匀, 结构纵、横桥向整体性增强; 桥台顶部存在较大的弯矩和剪力, 桥台变形比较复杂; 墙式整体桥台无缝桥的内力和变形受温度作用的影响较为明显, 且梯度升温与整体降温在梁端产生正弯矩, 梯度降温与整体升温在梁端产生负弯矩, 因此, 设计过程中对于不同的构件应选用合适的荷载工况; 台后填土密实度由松散变化至密实时, 整体升温或降温作用下主梁梁端和跨中弯矩变化幅度小于5%, 桥台变形幅度小于9%, 说明台后填土密实度对主梁弯矩和桥台变形的影响较小; 当桥梁跨径由6m增加至13m时, 桥台顶部弯矩增加了1.781倍, 桥台内力随跨径的增大而快速增大, 因此, 在墙式整体桥台无缝桥梁的设计时, 建议最大跨径不超过10m, 以控制桥台在正常使用极限状态下的混凝土裂缝宽度。     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅰ)

从斜拉索和主梁的材料强度入手探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究结果表明:横向静阵风作用下的主梁强度是限制斜拉桥跨径增大的主要因素,活载作用下的主梁强度居于次要地位,而斜拉索的强度和效率对斜拉桥极限跨径的影响最小;斜拉桥极限跨径突破的首要问题是提高主梁的侧向刚度。研究成果可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

自锚式斜拉桥的极限跨径研究(Ⅱ)

从结构变形、压屈稳定性、风动稳定性等角度探讨了当前材料水平和施工水平下全自锚斜拉桥结构体系的极限跨径。研究表明:控制斜拉桥设计的工况首先是横向极限静阵风作用,其次才是活载作用,设计中首先要解决主梁的侧向刚度问题;当前条件下建设一座主跨1 500 m左右的自锚式斜拉桥是初步可行的。通过极限跨径分析,提出了进一步增大斜拉桥跨径的技术措施,可供超大跨度斜拉桥概念设计时参考。     

双塔钢桁斜拉桥结构强健性计算方法

为了确保双塔钢桁斜拉桥的结构强健性, 依托新疆果子沟大桥, 基于现场结构试验, 开发了全方位多点温度补偿系统, 测量了特定加载工况下钢桁主梁应变、挠度与斜拉索索力增量, 确定了钢桁主梁与斜拉索重要构件的具体位置; 基于试验结果, 借鉴广义结构刚度理论, 采用桥梁结构有限元模型分析了斜拉桥弦杆与斜拉索的重要性系数, 研究了桥梁最不利破坏模型。研究结果表明: 各工况下钢桁主梁应变实测数据规律性较好, 钢桁主梁应变与挠度的实测值与理论计算值的比值小于1.0, 表明主梁承载能力与抗变形能力符合设计要求, 具有足够的安全储备; 主梁在各工况下的最大挠度均发生在中跨跨中, 达到237mm, 具有较强抗变形能力; 斜拉索索力增量实测值与理论计算值的比值小于1.0, 表明斜拉索具有一定的安全储备; 钢桁主梁控制截面处弦杆与特定斜拉索为重要性系数较高的构件, 斜拉索的重要性系数大于弦杆的重要性系数, 其中弦杆的重要性系数分布集中于主塔附近与中跨跨中; 通过斜拉索重要性系数的分布可知单根斜拉索的破损不会造成整体结构的坍塌, 但多于2根斜拉索失效可能会导致整体结构的连续倒塌; 主跨最长斜拉索和中跨跨中、边跨支座处与靠近主塔处弦杆失效对于整体结构较为不利。     

矮塔斜拉桥结构特征参数研究

以一座已建成的矮塔斜拉桥——山西太原汾河大桥为研究对象,利用Midas建立有限元分析计算模型,通过调整不同的结构参数,对矮塔斜拉桥的结构内力及变形的影响因素进行了分析,进而得出了该类桥型在不同支承条件、塔高及边主跨比的条件下,矮塔斜拉桥的索力、主梁内力及变形的变化情况。     

大跨径预应力混凝土连续梁桥设计分析

本文以一座五跨预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,介绍了大跨径连续梁桥设计中需要考虑的一些主要问题,针对现阶段大跨径连续梁桥的一些主要病害,提出了在设计过程中的相应处理措施。     

石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应分析

石板坡长江大桥位于重庆主城区,结构采用连续梁与连续刚构混合连续体系,主跨跨度在同类型桥梁中居世界之首。结合该桥设计及施工特点,采用按龄期调整的有效模量法结合有限元步进法对石板坡长江大桥混凝土收缩与徐变效应进行了计算分析。计算结果表明预应力筋的张拉、混凝土的收缩徐变等对桥梁的竖向变形与轴向变形都有较大影响,混凝土的收缩徐变以及预应力损失使该桥混凝土梁的应力减小,钢梁的应力增加。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

小半径曲线刚构箱梁桥日照时变温度场与温度效应

应用太阳物理学理论确定了太阳的实时位置, 结合光线跟踪算法实时选取了结构的时变迎光面, 得到了结构的时变热边界条件; 以永顺—吉首高速公路石家寨立交中的一座小半径曲线刚构箱梁桥为工程背景, 参考当地历史气象数据, 以气温最高的某夏日为例, 在考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热和风速等环境条件下, 实现了小半径曲线刚构箱梁桥三维瞬态日照时变温度场的有限元仿真, 通过热-结构耦合分析得到了小半径曲线刚构箱梁桥的日照时变温度效应。研究结果表明: 在日照时变辐射作用下, 由于小半径曲线刚构箱梁桥翼缘板的遮盖作用, 箱梁腹板受太阳直射的时间不同, 箱梁各断面腹板处最大温差为1.3℃; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板竖向温度梯度变化规律与《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中相似, 顶板上下表面间最大温差为14.3℃, 且箱梁顶板下表面温度变化滞后箱梁顶板上表面约3 h; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板下表面会出现最大为3.13 MPa的横向拉应力, 顶板上表面、腹板外表面也均会出现超过2 MPa的横向拉应力; 小半径曲线刚构箱梁桥梁端与跨中位移变化趋势相反, 初步揭示了日照时变辐射作用下小半径曲线刚构箱梁桥的蛇形运动规律。     

动态检测数据在转体桥挠曲变形监测中的应用

基于沪杭高铁转体桥的挠曲变形监测数据及上部轨道的动态检测数据,对比分析了转体桥挠曲变形幅值与动态检测长波高低不平顺幅值的关系,结果表明：挠曲变形幅值与长波高低不平顺幅值存在差异,但在主跨中心与边跨中心的变形趋势相同;在主跨中心与边跨中心处,挠曲变形幅值与长波高低不平顺幅值间的相关系数均超过0.97,呈现出高度相关性。根据动态检测长波高低数据,对转体桥主跨中心和两边跨中心处一年内的挠曲变形幅值进行估算,并与实际值对比,平均误差仅为1.7 mm。研究认为利用动态检测长波数据对转体桥挠曲变形进行推算,快速准确,是一种有效的辅助监测手段。