基于梁体转角的高速铁路桥梁挠度测试方法研究

高速铁路桥梁设计由刚度控制,国内外规范多以设计荷载作用下的挠度作为限值指标。传统挠度测试方法对高速铁路桥梁存在适用性问题,通过倾角仪测量梁体转角以及简化振型函数法拟合得到桥梁挠度的方法,为高速铁路桥梁准静态挠度测量提供了一种新手段。对简化振型函数法进行有限元模型验证,建立包含数据采集和分析的测试系统,并进行现场试验验证。结果表明:基于梁体转角拟合的桥梁挠度测试方法能够满足工程上的对桥梁挠度测试的要求,测试系统不受桥梁跨度和地形的影响,可以用来测试跨越江河和峡谷等桥下较难以安装传统挠度测量传感器的大跨度桥梁的准静态挠度,测试系统适用性较强。     

桥梁挠度测量新方法的探讨

研究目的:桥梁结构物的挠度是梁体运营状态的综合反映,是结构承载力的重要指标.特别是重载、提速后,为确保行车安全,工务管理部门必须及时掌握梁体挠度的变化规律.由于6次大提速后所需测试桥梁数量太大,现有的桥梁挠度测量仪器和方法都有一定的局限性,不能满足要求.现场急需一种操作简单、安装快捷、实用性强、可方便测量梁体挠度的测量仪器.研究结论:通过对目前国内梁体挠度测量常用4种方法的比较,提出了采用CCD成像处理技术进行挠度测量的方案,并研发了便于现场使用的桥梁挠度测量仪.通过现场桥梁挠度测量的对比性实验,证明采用该仪器的测量结果与采用北京铁路局桥梁检定队挠度专用仪器的测量结果的误差仅为3.0%～6.9%,2种测试方法挠度平均值相差3.9%,满足工程要求.     

基于转角及振型参量的桥梁挠度监测方法

研究目的:作为桥梁安全性评价的重要指标,挠度能够反映高速铁路大跨桥梁刚度性能,特别是在桥梁运营期健康监测中,挠度测量是必不可少的组成部分。本文依据振型叠加原理,得出以振型向量作为中间变量的结构倾角与挠度转换算法,基于该算法提出一种桥梁挠度测试的新方法,该方法能够克服以往桥梁挠度测量方法在监测精度低、实施操作性差、长期监测性能差等方面的不足,并在高铁桥梁健康监测系统中对其进行试验验证。研究结论:(1)通过原理推导和数值模拟验证,本文提出的基于振型叠加原理的转角与挠度转换算法科学合理,具有较小的预测误差;(2)通过在石济客专济南黄河公铁两用桥静载试验中应用,采用本文方法测算的桥梁关键断面的竖向位移与实测挠度数据吻合程度较高,测算精度满足工程要求,验证了其有效性和可靠性,可为桥梁健康监测的长期挠度测量提供有效手段。     

基于LS-SVM的桥梁挠度监测中温度效应分离

针对桥梁挠度监测中温度效应的分离问题,根据桥梁挠度的组分特性,利用最小二乘支持向量机(leastsquare support vector machines,LS-SVM)模型,提出桥梁挠度监测中精确分离温度效应的方法。温度和挠度温度效应具有确定的非线性关系。应用LS-SVM的逼近能力,将温度作为输入、挠度温度效应作为输出,建立温度和挠度温度效应的精确定量关系,在已知温度变化的情况下获取挠度温度效应的变化值,从而实现挠度温度效应准确分离。计算及分析结果表明,该方法能有效分离挠度监测信号中的温度效应,结合滤波方法,亦可有效分离出长期挠度,为结构的损伤识别提供了有效的数学手段和依据。     

高铁连续梁收缩徐变及长期挠度变化研究

研究目的:高铁连续梁成桥后,随着时间的推移,由于收缩徐变的影响,连续梁的挠度会不断变化,影响收缩徐变的年相对湿度、加载龄期、收缩徐变系数等都会不同程度的影响桥梁的长期挠度。为研究混凝土的徐变与收缩对大跨度桥梁的变形和内力影响程度,选择逼近实际的徐变和收缩分析模式,合理地进行徐变、收缩效应分析从而正确地考虑徐变与收缩的影响非常必要。研究结论:(1)相对湿度减小,长期挠度增加,对保证成桥线形是不利的,因此增加相对湿度,如采用蒸汽养护等措施对桥梁的长度挠度有减小的作用,有利于保持桥梁的成桥线形;(2)桥梁的加载龄期较短,长期挠度也将有所增加,因此在施工过程中,限制施工荷载过早的加载于新浇筑梁段可以减低长期挠度;(3)徐变系数对桥梁的长期挠度产生很大影响,徐变系数增大,桥梁的长期挠度增加,选取适当的徐变系数对预测桥梁的长度挠度有着十分重要的作用,因此在重要性桥梁设计中,采取试验等措施确定徐变系数是必要的;(4)本研究结论对高铁连续梁的施工和预拱度的计算具有指导意义。     

QY-2型倾角仪在铁路桥梁挠度测试中的应用

桥梁挠度测量是桥梁检测的重要组成部分,也是安全性评价的一项重要指标。本文利用QY-2型倾角仪,测量了焦柳铁路线上的融水大桥第三跨的静态挠度。测试结果表明,倾角仪测得的静态挠度值与水准仪所测得值相差较小,其挠度曲线也相似于有限元分析所得挠度曲线,可适用于大跨度铁路桥梁的静态挠度测试。     

城市轨道交通桥梁动力性能试验与分析

介绍了城市轨道交通桥梁的运营性能。通过对30m跨度预应力混凝土箱梁的动力试验成果分析，得出运营中的桥梁竖向挠度，切面应力分布以及跨中横向振动等桥梁动力特性。     

基于神经网络的混凝土桥梁荷载识别方法研究

根据安装在桥梁结构上的监测系统传递来的位移，应变信息，进行作用在桥梁结构上的荷载识别，可以：（1）对监测系统传递来的荷载信息加以校核和补充；（2）为下一步的损伤识别提供依据。而荷载识别的关键技术在于快速，准确地模拟桥梁的荷载－挠度曲线。本文以“在位移控制下部分预应力混凝土梁非线性行为试验研究”的试验数据为建模样本集，分别以作用于梁上的荷载和梁的跨中挠度为输入，输出，利用神经网络来对混凝土梁的荷载－挠度曲线进行模拟，并用其进行荷载识别的试验研究，取得了较好的效果。     

大跨度预应力混凝土连续箱梁施工监测控制研究

研究目的:针对大跨度弯曲连续梁或连续刚构桥悬臂挂篮施工挠度、应力和几何形位的变化,解决施工过程中挠度控制、应力监测和几何形位的控制问题.研究结果:解决了大跨度曲线连续梁桥悬臂挂篮施工的挠度控制、应力监测和几何形位的控制方法问题,桥梁成桥后的测量检验结果表明,控制与监测效果良好,其挠度和几何形位完全符合设计和桥梁施工规范的要求.     

采用光纤传感器对既有桥梁加固效果监测研究

介绍测量系统原理,提出光纤传感器在桥梁监测中的布设方案.从挠度分析处理机制、桥梁动载弯矩测量与处理、桥梁横向振幅和自振频率、测量数据方面,阐述采用光纤传感器对既有桥梁加固效果监测原理.采用光纤光栅传感器对桥梁加固前后的挠度、动载弯矩等参数进行监测,可对桥梁加固前后健康状态进行精确判断,建立完整的桥梁加固检测方案,实现对桥梁横隔板加固前后的健康状态评估,为桥梁加固质量评定提供依据,为桥梁新的加固技术提供参考数据.     

跨度128m系杆拱桥模型试验研究

为预测待建系杆拱桥系梁挠度变化规律,依据相似原理制作了1∶16全尺寸缩尺模型。试验分析了全尺寸模型在吊杆张拉阶段各主要位置的挠度变化,对比分析了模型试验和实际桥梁在相同工况、相同位置处的挠度值。结果显示模型与实桥经换算在相同工况、相同位置处挠度误差在3%~8%,由此验证了缩尺模型的合理性,可用于待建桥梁相应位置挠度预测,从而保证成桥线形,使其满足设计要求。     

单片机在铁路桥梁挠度监测中的应用

桥梁挠度监测是山区铁路安全领域的重要组成部分,是保障行车安全的一项重要指标.针对桥梁的特殊结构,开发了一种基于高性能ARM处理器、电荷耦合器件,以及RS-485串行通信总线的挠度测量装置.能根据远程控制计算机的选项输入指令,自动完成数据的采样,运算和传输,实现挠度的实时查询,可图表显示,测量精度高,是挠度监测的新方法.     

义乌宾王大桥静动力性能试验研究分析

静载试验分3种荷载工况,对每种工况均测试关键截面的应力及挠度。动载试验对列车以不同速度过桥时墩顶及跨中截面的横向振动位移进行量测,并测试跨中截面的竖向动挠度。通过脉动试验,对全桥的自振频率、振型及阻尼比进行量测。进行检算,确定桥梁各部位的最大应力,以得出原设计最不利荷载轮位并指导试验。采用静、动载试验方法检验桥梁整体及各部位受力性能和结构动力特性,得到应力、挠度、横向振动位移,竖向动挠度、自振频率、振型和阻尼等关键桥梁特性值。将这些关键的桥梁特性值与2006年对本桥所作试验而得到的相对应的桥梁特性值进行对比,通过这些数据的变化,得出本桥在刚度,强度等方面的变化,为进一步的理论分析提供依据,并对桥梁在养护和维修加固方面给出合理的指导与方向。     

时变动载荷状况下高速列车对铁路桥振动的影响

研究了桥梁在高速列车定载荷和交变载荷作用下,桥梁挠度的变化情况.     

预应力损失对大跨度PC连续梁桥挠度的影响

研究目的:近年来国内外多座大跨度预应力混凝土连续梁桥在通车一段时间后主跨跨中出现较大的挠度,不但影响了过桥车辆的舒适性和安全性,而且威胁着桥梁的安全,缩短了桥梁的使用寿命。本研究旨在分析预应力损失对大跨度连续梁桥长期挠度的影响规律,为采取有效的设计、施工及加固等措施抑制大跨度预应力混凝土连续梁桥跨中持续下挠提供理论依据。研究结论:(1)大跨预应力混凝土连续梁桥挠度是长期增长的,增长速率不确定,其跨中挠度随跨径的增大而增大,增长率与跨径的大小、预应力损失程度都有着密切关系,且桥梁跨度越大,主跨跨中挠度受预应力损失影响越明显;(2)桥梁顶板纵向预应力损失比底板纵向预应力损失对跨中挠度的影响显著;(3)混凝土收缩徐变及由其引起的预应力损失是引起大跨PC连续梁桥跨中下挠的主要原因;(4)该研究成果可应用于大跨度预应力混凝土连续梁桥优化设计。     

铁路钢桁梁桥结构校验系数研究

以2座铁路钢桁梁桥的试验数据为基础,介绍钢桁梁结构校验系数通常值的适用条件及其特点,研究桥梁的理论内力和变形与平面、空间计算模型的相关性,分析钢桁梁挠度实测校验系数,杆件和纵、横梁应力实测校验系数的特征,提出利用实测的应力、挠度和结构校验系数定量评价桥梁强度和刚度的方法。研究结果表明:钢桁梁桥检定试验宜采用空间模型计算杆件的内力和结构变形,并由此得到结构校验系数;现有简支钢桁梁的结构校验系数通常值不适用于连续钢桁梁;采用结构校验系数换算求得设计活载下的杆件应力和桥梁挠度,可较为准确地评价桥梁结构的强度和刚度。研究结论可供相关单位桥梁检定和规范修订时参考。     

大跨度钢桁梁桥静动力性能试验研究

以某铁路64m单线栓焊下承式钢桁梁桥为研究对象,采用数值模拟分析和现场试验相结合的方法,进行提速和扩能条件下的大桥静动力性能试验研究。结果表明:静载作用下,实测大桥杆件应力和跨中挠度均小于理论计算值,挠度、应力校验系数略大于规范通常值,挠度和应力相对残余均满足要求,上下游两片受力较为均匀;不同速度列车作用下桥梁运营性能指标基本满足规范要求,但实测数据均较大,且大于同类型双线钢桁梁桥,空重混编列车引起桥梁更大振动;桥梁基本满足承载能力和使用条件要求,结构处于良好的弹性工作状态,但桥跨结构整体刚度偏弱,安全储备较小,建议对桥梁整体刚度进行加强并对桥梁动力响应进行实时监测。     

特大型桥梁悬拼施工测量的方法

本文介绍桥梁悬拼施工过程中各块箱梁平面和标高的测量控制方法，以及施工过程中悬臂的挠度变形监测。     

白光数字图像频域分析法在测量梁桥挠度中的应用

将白光数字图像频域分析法引入到桥梁挠度测量中,阐述了其原理,并通过现场连续拍摄列车通过桥梁时跨中局部区域的照片和后期图像处理分析得到挠度变化过程曲线。白光数字图像频域分析法具有光路简单、操作方便、能进行近程和远程测量、测量精度高、测量成本低等优点,能克服传统检测方法的缺点。     

基于多次检定试验的铁路钢桁梁桥技术状态变迁研究

大准（大同—准格尔）下行线黄河特大桥主桥为（96+132+96）m连续钢桁梁柔性拱结构，该桥自1992年成桥以来经历了4次桥梁检定，历次检定均开展了静载、脉动、行车试验。本文对历次检定试验中桥梁主桁挠度、杆件应力、桥梁自振特性、桥梁运营性能等关键指标的测试结果进行梳理，对桥梁实际工作状态、安全承载能力的变迁情况进行分析。结果表明，桥梁经过近30年的服役后，尽管线路运营状态发生了较大变化，而且4次检定试验时采用的加载列车形式、测试内容都不尽相同，但关键测试指标均表明桥梁受力状态良好，桥梁整体性能和技术状态与成桥时相近。