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。     

应用CFRP索的缆索承重桥梁抗风稳定性研究

为了探讨CFRP索在缆索承重桥梁中应用的可能性,以缆索等轴向刚度为原则,基于润扬长江大桥和1400 m主跨斜拉桥设计方案,分别拟定了同跨径应用CFRP索的悬索桥和斜拉桥,并运用三维非线性空气动力稳定性分析方法进行了抗风稳定性分析。分析结果表明:缆索承重桥梁采用CFRP索后,由于结构自振频率特别是扭转频率的显著提高,其空气动力稳定性要好于钢索的缆索承重桥梁。因此从抗风稳定性角度而言,缆索承重桥梁采用CFRP索是可行的,缆索截面尺寸应采用等轴向刚度原则来确定。     

缆索协作体系桥梁静力特性研究

缆索协作体系是一种融合了悬索桥和斜拉桥优点的新型缆索承重桥梁结构,为研究此类桥梁结构的主要静力特性,指导设计,以某主跨1 700m双层缆索协作体系桥梁方案(主跨跨中1218m为悬吊部分,其余为斜拉部分)为背景,采用桥梁非线性分析程序BNLAS对桥梁主要结构进行计算分析。结果表明:缆索协作体系与常规悬索桥相比具有较大的竖向刚度,采用钢混接头断开方案,可释放钢混接头处的较大内力,过渡段悬索部分加劲梁会产生纵向相对位移和梁端转角,可考虑设置纵向拉杆作为限位装置;通过在边跨设置辅助墩、采用混凝土主梁及塔梁固结等措施增加结构刚度,可适当改善长拉索及端吊索的疲劳问题;缆索协作体系与相同跨度的悬索桥相比,主缆截面有所减少;悬索-斜拉组合体系交汇处吊索可采用刚性吊杆。     

大跨径缆索承重桥梁静力稳定性分析方法探讨

为深入研究大跨径缆索承重桥梁静力稳定性分析方法,为大跨径缆索承重桥梁的发展提供参考,该文论述了目前国内外对缆索承重桥梁稳定性分析的主要方法;同时列举了4座缆索承重桥梁的稳定系数,论证了非线性稳定计算的必要性,并阐述了两大有限元软件进行非线性分析的基本方法;最后从结构层次比较了独塔模型和全桥模型的特点,从单元层次比较了杆系模型、实体模型和多尺度模型的特点,并以南京仙新路长江大桥的稳定性分析为例,检验了各种稳定系数分析结果间的数值关系。     

超大跨度缆索承重桥梁结构体系

设计和建造跨海连岛大桥是新世纪桥梁工程面临的巨大挑战。超大跨度桥梁并不只是常规概念的外推,需要与之对应的结构体系。从根本上改变缆索承重桥梁的缆索体系,可以突破跨度极限。本文指出了常规结构体系向更大跨度发展的制约因素,从缆索体系的角度介绍了超大跨度斜拉桥、悬索桥以及斜拉 悬索组合桥可能采用的各种体系。这些体系试图在静力、动力方面能远远超出现有限制范围,极大地提高桥梁的跨越能力。同时,新体系的采用也给材料、设计和施工提出了很大的挑战。     

韩国桥梁缆索检测机器人研究

缆索是桥梁的重要构件,将机器人技术与无损检测技术结合改进,可开发出实用缆索检测机器人技术。为给桥梁缆索检测机器人的研发和应用提供指导,介绍既有缆索结构无损检测和机器人检测维护技术,重点介绍韩国2010年开始研发的2种桥梁缆索检测机器人的硬件和结构特点。利用目视检查和基于图像处理的检查、基于振动的索力测量、超声波检查、磁学方法和射线照相法等无损检测方法和功能模块,一些国家已经开发了一些用于管道、线路和缆索结构的检测机器人。2010年韩国制定了桥梁缆索检测机器人系统研究计划,主要开发了应用于斜拉桥和悬索桥的桥梁缆索检测机器人。这2种桥梁缆索检测机器人的硬件具有独特的功能,适应缆索直径范围较宽、荷载能力较大,能实现无线控制和通信传输,以及有效的机械电气自锁安全保障功能。试验结果表明,缆索检测机器人可以检测缆索内部钢丝缺陷,基于图像处理技术,可以感测3种不同类型缆索表面各种取向的裂纹状表面缺陷。     

智能化缆索吊装系统应用研究

缆索吊装在大跨度桥梁施工中应用广泛,其安装质量和吊装效率一直是工程领域关注重点。文中以湄潭至石阡高速公路河闪渡乌江特大桥主梁施工为工程背景,开展智能化缆索吊装系统应用研究,基于北斗定位系统结合PLC控制技术建立北斗基准站和项目位置模型,实现跑车位置坐标精准定位和实时状态智能监测与反馈控制,较大幅度提升主梁安装质量,提高施工效率,保证结构受力体系受力安全。     

郑万铁路梅溪河特大桥缆索吊装系统荷载试验研究

梅溪河特大桥是郑万铁路全线重点控制工程,为了验证梅溪河特大桥缆索吊装系统的安全性能,该文基于分段悬链线理论、滑移刚度法对缆索系统进行了验算;同时采用有限元软件对缆塔进行了验算;在缆索吊装系统投入使用前进行了荷载试验,试验中结合在线监测与离线监测方法,测量了承重索垂度和索力、塔顶偏位和缆塔应力、锚碇位移等。试验数据与理论计算值对比分析的结果表明:结合分段悬链线理论及滑移刚度法的缆索系统计算方法准确度高,计算结果可靠;锚碇偏置的特殊缆索吊装系统单线吊重时塔顶会有较大横向偏位,缆塔验算时需要考虑锚碇偏置的影响;该桥缆索吊装系统各部件强度、刚度与稳定性符合设计与规范要求。     

山区大跨悬索桥施工缆索吊机的设计要点

以沪瑞高速公路上贵州省境内北盘江特大桥为工程背景,通过对缆索吊机承载缆的优化计算及对缆索吊机的细部设计优化,确保了其在钢桁梁吊装中的成功运用,表明准确地进行承重索的计算分析及合理的构造设计能有效地提高大负载缆索吊机在大跨度桥梁施工中的运营性能,可为今后超大跨度桥梁施工中施工缆索吊机的设计应用提供参考.     

智能型缆索光纤光栅应变传感器

将传感器集成于缆索内部,研发具有自感知能力的智能缆索是桥梁结构健康监测领域研究的前沿。特制光纤光栅应变传感器,将传感器局部布置于缆索内钢丝上,通过光纤光栅中心波长的变化测量钢丝的局部应变、进而获得缆索整体索力是实现智能缆索的有效方法。对特制的光纤光栅应变传感器与索内钢丝的连接固定方式进行了研究,在不破坏钢丝的前提下,研究了传统的胶粘结和特制的抱箍连接两种固定方式,通过张拉性能测试,两种连接结构均有效;通过疲劳性能测试,采用特制的抱箍结构连接是解决缆索内置应变传感器长期可靠性、稳定性测试的有效途径。     

大跨度悬索桥缆索吊装系统承重索性能分析

缆索吊装系统因其对环境适应能力强、吊重大的独特优势,在大跨度悬索桥施工中应用越来越普遍。文中结合重庆某大桥缆索吊装系统,对比分析不同计算方法、设计垂跨比和初始安装误差对缆索吊装系统承重索性能的影响,揭示其受力规律。结果表明,在实际工程中采用抛物线法对承重索进行计算可满足精度要求;不同设计垂跨比对承重索索端张力与跨中挠度有较大影响;承重索初始安装误差对其受力与跑车运行平稳性的影响较小。     

油罐车火灾下三塔悬索桥缆索体系抗火性能研究

为了探明三塔悬索桥缆索体系火灾下的力学响应及装有石油或易燃易爆品的大型车辆的过桥方式,以某悬索桥为对象,建立桥梁抗火分析模型,定义钢材随温度变化的热工参数及力学参数,运用油罐车升温曲线对桥梁的缆索体系施加火灾热荷载,对比计算油罐车火灾位于桥梁最外车道和中间车道时,悬索桥主缆和吊索的温度场变化规律及力学性能随时间的变化特征,得到不同场景下桥梁缆索体系的破坏时间。结果表明:油罐车火灾位于悬索桥最外侧车道时,火灾下悬索桥的缆索体系升温迅速,主缆和吊索的力学性能将大幅度折减,最终导致缆索体系应力超过抗拉强度发生破坏;油罐车火灾位于悬索桥中央分隔带旁的最内侧车道时,由于与缆索体系对流辐射距离较远,悬索桥缆索体系升温速率较慢,达到的最高温度较低,力学性能变化较小,火灾下缆索体系将不发生破坏。载有石油或易燃易爆物的大型罐车在通行缆索体系桥梁时,应当由中央分隔带旁最内侧行车道通行。     

缆索承重桥梁空气静力失稳与动力失稳(颤振)的比较

通过对缆索承重桥梁空气静力失稳与动力失稳（颤振）进行的比较分析，指明了在何种条件下静力失稳会提前于动力失稳（颤振）前发生，为今后进行桥梁的抗风设计提供参考。     

桥梁健康监测系统在线结构分析及状态评估方法

为实时在线评估桥梁结构实测荷载与响应状态的相关性,提出桥梁健康监测系统的在线结构分析及状态评估方法。编制有限元分析程序内核,在程序内核中内嵌桥梁结构有限元模型,通过授权的数据库接口,读取健康监测系统中的实时荷载数据,对荷载数据进行统计分析,然后计算结构的理论响应值,并与健康监测系统中的结构实测响应值进行对比,对结构行为进行评估。某桥主桥为主跨460m的五跨连续双塔双索面半飘浮体系斜拉桥,应用该方法对该桥进行在线分析和状态评估,评估结果显示,根据实测荷载分析得到的结构响应和实测结构响应吻合较好,结构荷载和响应具有线性相关性,结构运营正常。     

结构参数对大跨度缆索参数振动的影响

研究结构参数对特大悬索桥施工中缆索参数振动的影响。将塔顶振动位移考虑为主缆的参数激励项,利用Newton定律,考虑缆索垂度、大变形等因素,建立缆索的参数振动控制方程,运用多尺度摄动方法分析缆索参数振动,以矮寨特大悬索桥缆索为例,分析了结构参数发生变化时,缆索参数振动的幅频响应、位移响应及索力增量变化过程。结果表明:桥塔的激励幅值对参数振动影响最为显著,其次为主缆的初张力,垂度变化对参数振动响应影响最小。在特大悬索桥施工过程中,为避免缆索产生参数振动,应重点控制桥塔塔顶局部振动幅度。     

纳界河特大桥缆索系统主地垄有限元仿真分析

纳界河特大桥全长810.1 m,主桥长352.0 m,主桥结构为上承式钢桥提篮拱桥,采用大型缆索吊装系统和扣挂系统施工。其中主地垄是桥梁吊装缆索系统的一个重要组成部分。应用ABAQUS及其混凝土CDP本构模型,对纳界河特大桥缆索系统的主地垄进行了仿真分析,论证了主地垄在施工荷载作用下的安全性,提出了今后进行类似结构设计时应注意的事项及改进方向。     

电磁无损检测中桥梁缆索的端部效应

桥梁缆索在长期服役过程中,面临着腐蚀和耐久性问题,缆索缺陷造成的结构安全隐患十分严峻。利用电磁无损检测技术对桥梁缆索进行损伤识别时,端部的检测十分关键。在磁通检测模型试验中,端部磁通信号漂移,端部效应显著。在永磁激励开路磁化方式下,分析了桥梁缆索端部效应的变化规律及影响范围。分析表明:在永磁激励开路磁化方式下,端部效应随着桥梁缆索长度的增加和缆索直径的增大而减弱,其影响范围主要在桥梁缆索端部2 m~3 m区域。     

大跨径悬索桥缆索体系抗火设计研究

以某运营的大跨径悬索桥为工程依托,建立其热-结构分析全桥模型,将随温度变化的钢材热工参数赋予给模型中的主缆和吊索,利用油罐车燃烧升温曲线模拟桥梁上油罐车燃烧放热,计算获得了主缆和吊索高温瞬态温度场。根据热-结构耦合理论计算得到桥梁主缆和吊索随时间变化的应力和抗拉强度变化特征,获得悬索桥主缆和吊索在油罐车燃烧下的破坏时间。为提高桥梁缆索体系的抗火能力,在缆索体系处设置耐高温的防火涂料,计算对比不同厚度防火涂料作用下主缆和吊索的瞬态温度场变化规律,获得了悬索桥缆索体系防火涂料的填涂厚度和吊索抗火设计的防火高度。     

内置光纤光栅传感器的智能缆索

采用特制光纤光栅应变传感器,将其埋植于缆索的连接筒部位的外层钢丝上、以实现对缆索整体索力的测量。通过独特的传感器封装结构设计、特制的机械连接固定方式、埋植过程中的可靠操作工艺,有效地保证了光纤光栅的存活率;有效地保证了传感器在大应力状态下测试的长期可靠性、稳定性。内置光纤光栅传感器的智能缆索工艺在长约400 m的253丝实索上进行了验证。经过有效的工艺验证及试验结果,智能索制作工艺方案可靠,传感器成活率高。研发的智能缆索可实现对整索索力进行在线监测,满足大型桥梁健康监测要求。     

基于监测数据的桥梁钢箱梁除湿系统工作性能评估

钢箱梁常作为大跨径索缆体系桥梁的主梁,其耐久性对百年大桥的建设至关重要.除湿系统的应用,为钢箱梁内部湿度的控制及桥梁耐久性的提升提供了一种有效手段.基于某城市大跨度缆索承重桥梁健康监测系统所采集的梁内及环境湿度数据,分析梁内湿度的时空分布情况,对梁内除湿系统工作性能开展评估.分析结果表明,梁内除湿系统能够较好发挥湿度控制效果,主梁主跨内的湿度小于60％RH的时间超过70％;受到多因素影响,梁内湿度随外环境呈现周期性波动,且空间分布存在一定差异.基于这一情况,提出了具有针对性的桥梁管养建议,进一步提升桥梁管养工作专业化、精细化水平.