锈蚀钢索服役性能以及换索条件研究

桥梁钢索在服役一段时间后会不可避免地发生锈蚀,导致结构的安全性、耐久性降低。通过对高强钢丝的锈蚀程度和其力学性能之间的关系进行研究,当钢丝直径较小时,表面微小的刻痕或凹坑虽然不会造成其抗拉强度的大幅降低,但会严重削弱其疲劳性能,即锈蚀的出现易导致高强钢丝的疲劳断裂,而非拉伸断裂,尤其是当蚀坑出现时,钢丝的残余疲劳寿命迅速下降。通过结合相关实桥的换索案例及断裂钢丝的电镜扫描图,对高强钢丝断裂的相关因素进行分析,并提出了拉索残余寿命评估的相关流程和建议。     

大跨径斜拉桥拉索破损断裂性能的研究

从线弹性断裂力学理论出发,对雅砻江桐子林斜拉桥拉索的病害、索力及破损安全进行了初步分析。通过现场试验得到平行钢丝拉索的恒载索力,全桥39%拉索索力超过设计索力5%,13%拉索索力超过设计索力10%,2-1号拉索索力超设计索力16.5%。采用含半椭圆表面裂纹的圆杆受远场均匀拉伸应力作用裂纹模型,对钢丝的断裂安全评估表明,裂纹应力强度因子KI最大值小于材料断裂韧度KIC,钢丝中的裂纹不会在静态下失稳扩展。PE护套防护作用失效是造成索内钢丝锈蚀的直接原因,钢丝锈蚀是造成拉索断裂的重要原因。     

基于检测结果的飞燕式拱桥承载力评定

为研究钢管混凝土拱桥运营期间承载力的评定方法,以服役期间的湖南南县茅草街大桥为研究对象,对该桥开展外观检查、吊杆频率检测及桥梁基频、主拱圈和边跨拱圈线形等检测,基于检测结果,结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》对该桥服役期承载力进行评定。结果表明茅草街大桥外观质量良好,结构整体刚度、线形均符合设计要求,少数吊杆索力偏大,综合分析得出茅草街大桥运营期间的承载力满足设计及规范要求。     

体外预应力桥钢索锚固区空间应力仿真分析

结合某高速公路体外预应力试验桥的设计,利用桥梁分析专业软件M IDA S/C iv il对该桥的钢索端部锚固区域进行了空间应力仿真分析,研究了关键区域的应力分布、受力特点。同时,基于分析结果,应用拉杆-压杆分析模型对该区域进行了相应的配筋设计,研究结论可供类似工程参考。     

服役钢筋砼桥梁承载能力衰减研究

通过工程实际和研究,在已有资料的基础上,提出了砼内钢筋锈蚀的影响因素及钢筋截面积与强度的时变模型,并利用混凝土碳化深度预测模型和抗压强度时变模型,建立了服役钢筋砼桥梁承载能力衰减模型.研究的理论基本上解决了服役桥梁承载力评定和预测等问题,为旧桥的可靠性鉴定评级奠定了基础,同时也为旧桥的剩余寿命预测提供了依据.     

服役钢筋砼桥梁承载能力衰减研究

通过工程实际和研究，在已有资料的基础上，提出了砼内钢筋锈蚀的影响因素及钢筋截面积与强度的时变模型，并利用混凝土碳化深度预测模型和抗压强度时变模型，建立了服役钢筋砼桥梁承载能力衰减模型。研究的理论基本上解决了服役桥梁承载力评定和预测等问题，为旧桥的可靠性鉴定评级奠定了基础，同时也为旧桥的剩余寿命预测提供了依据。     

独塔混合梁斜拉桥承载力的检测与评定

祥云桥主桥为独塔钢—混凝土混合梁斜拉桥,为了评定其实际承载能力及在设计使用荷载下的工作性能,采用无损检测、静载试验及动载试验方法,对该独塔混合梁斜拉桥进行外观检测、线形测量及索力测试,并测定桥跨结构的静力效应及动力性能.结果表明:桥梁结构处于正常工作状态,桥面线形、索力差、结构刚度、强度等均满足规范要求;桥梁整体动力特...     

在役桥梁拉吊索腐蚀-疲劳损伤与破断机理分析

拉吊索(悬索桥的吊索、斜拉桥的斜拉索以及中、下承式拱桥的吊索)是拉索桥梁的重要承重构件,其服役可靠性直接影响这些桥梁的安全性。以拉吊索病害特性为导向,通过有限元分析、索体钢丝的腐蚀-疲劳模拟试验,结合理论分析研究拉吊索的损伤与破断机理,以期为拉吊索的设计、养护以及检测提供参考。首先通过有限元分析发现若下锚固区发生0.001 13 rad的转角,该处产生的弯曲应力就有18.8 MPa,研究下锚固区索体钢丝的病害不能忽视弯曲应力的影响,弯曲应力也是造成长拉吊索发生破断病害的因素之一;接着以近5 a中国西南地区雨水中形成酸雨的离子浓度的平均值为基准值,在盐雾腐蚀箱中模拟酸雨环境,将直径7 mm抗拉强度为1 860 MPa的镀锌钢丝在盐雾腐蚀箱中模拟酸雨腐蚀环境与交变应力耦合作用下索体钢丝的腐蚀-疲劳试验,研究其腐蚀-疲劳损伤机理。研究表明:服役的桥梁拉吊索在腐蚀环境和交变应力耦合作用下发生腐蚀-疲劳损伤,腐蚀-疲劳致使构件腐蚀加剧,塑性降低,脆性增强,发生脆性破断,若在设计、检测、评估分析中对结构的腐蚀-疲劳损伤考虑不充分就会有重大安全隐患;弯曲应力也是造成长拉吊索发生破断病害的因素之一;在相同的腐蚀环境下,随着时间的增加,交变应力工况试件的腐蚀程度最大,其次是静态应力工况,无应力工况下的腐蚀程度最小;试件发生腐蚀-疲劳损伤后,其破断应力约为无腐蚀试件的60%,断后伸长率降低得更多,约为无腐蚀试件的40%,断口表现为脆断;发生腐蚀-疲劳损伤的拉吊索钢丝,若有复杂空间应力的作用,更易发生脆断。     

基于模糊层次分析法的桥梁支座服役性能健康状况评估

随着国内桥梁逐步进入后期管养维护状态,在日益增长的交通流量下,迫切需要对大跨径缆索桥支座服役性能健康状况进行评估。从支座现场检测内容出发,采用模糊层次分析法构建了目标层、准则层和指标层的检测评估层次图,确定准则层和指标层的判断矩阵和权重,建立桥梁支座服役性能健康状况的评估模型。最后以某大跨径悬索桥服役支座为算例,根据支座检测结果对其性能健康状况进行评估,验证该评估方法可行性,为桥梁支座后期管养提供参考。     

运营状态下特大悬索桥无损检测及承载能力评估

为评价特大悬索桥在运营状态下的承载能力状态,选择某长度为1 108 m的双铰钢桁梁悬索桥作为研究对象。通过现场无损检测的方法确定桥梁结构的各分项检算系数,同时,利用有限元软件构建桥梁数值模型,考虑不同荷载工况下的桥梁承载能力状态。结果表明,桥墩结构强度、变形和裂缝宽度符合正常使用极限状态要求;加劲梁承载能力经过系列验算后,均能满足承载能力使用要求;对比悬索桥重要构件吊索在损伤前后的索力发现,计算索力值小于修正后的应力限值,说明吊索受力处于安全状态。总体而言,考虑桥梁的折减系数后,桥梁实际承载能力整体有所削弱,但仍能满足原设计使用要求。     

服役PC桥梁应力状态评估方法

为了评估服役PC桥梁正常使用状态下全预应力构件及A类构件的应力状态,利用横张增量法对钢束有效预应力的统计规律进行了研究,结果表明:有效预应力统计参数服从正态分布且KEP～N(0.97,0.09)。在此基础上,利用可靠度方法构造了抗力(应力)概率模型、恒载效应概率模型、汽车及人群荷载效应概率模型,以应力失效准则为依据给出了最小可靠指标,从而建立了服役PC桥梁应力状态评估方法。     

钢索燃烧特性和钢绞线高温力学性能试验研究

以某斜拉索特大桥火灾为背景,对受火损伤钢绞线进行了力学性能检测,量测了断面收缩率、极限抗拉强度等指标的变异情况,并根据受火损伤钢绞线抗拉强度折减情况评估其受火程度;对完好钢索进行了火灾燃烧模拟试验,获得了钢索火灾燃烧模式和钢索燃烧时温度场分布规律;同时对未受火损伤钢绞线进行了高温下及高温后力学性能试验,评估初始施工荷载作用的影响程度;最后,对受火损伤钢绞线火灾温度场进行推定,依据极限抗拉强度、断面收缩率等力学指标推定火灾温度场的可靠性及局限性。研究结果表明:钢索的火灾危险性极大,且钢索内各根钢绞线受火程度存在明显差异,根据断面收缩率-温度关系推定的火灾温度场能较好地反映钢绞线在火灾中的实际情况。     

基于索力和振动特性监测的多跨空间异型刚梁柔拱组合桥梁安全韧性分析

对多跨空间异型刚梁柔拱组合体系无推力拱桥进行有限元建模分析,基于振动法对吊杆索力进行检测,通过理论索力与实测索力的对比,分析该类复杂结构桥梁索力的受力规律。同时,基于历年桥梁索力检测结果,研究索力随外部荷载改变时的变化特征,对桥梁索力在长期运营状态下的健康状态进行安全韧性分析。通过测试桥梁的自振特性,分析桥梁结构整体性能,为评价桥梁工作状况提供依据。     

动态疲劳荷载作用下路面混凝土力学性能研究

为了探究经历车辆动态疲劳荷载作用后路面水泥混凝土力学性能的衰减规律,基于正交试验设计了力学性能、耐久性及工作性最佳的路面混凝土配比;选取了30%、50%、80%三个荷载应力水平,设计了4种不同的疲劳加载方案对路面混凝土进行疲劳试验。利用MTS测定了不同疲劳加载方案下路面混凝土的剩余强度和应力-应变曲线变化规律,并借助经典的断裂能理论对动态疲劳荷载作用下路面混凝土力学性能进行研究。结果表明:应力水平为80%的动态疲劳荷载作用下路面混凝土的剩余弯拉强度呈现衰减趋势,加载4h后其剩余弯拉强度较基准降低了20%;当荷载应力水平为30%、50%时,动态疲劳荷载作用前期混凝土剩余弯拉强度出现负衰减,疲劳加载3h后其剩余弯拉强度较基准分别提高7.9%、3.1%;动态疲劳荷载造成路面混凝土脆性增加,其变形呈现"弹性-塑性-类似弹性"的三阶段衰减规律;路面混凝土的断裂能随着加载时间及荷载应力水平的增加逐渐降低,应力水平大于50%时疲劳荷载对混凝土的断裂能劣化显著;当应力水平为30%、50%和80%时,加载4h后断裂能较基准分别降低24%、57%和66%。     

多拱肋异型系杆钢拱桥温度敏感性分析

为研究不同形式的温度变化对异型桥梁成桥状态的影响,该文以一座多拱肋异型系杆钢拱桥为工程背景,建立Midas Civil空间有限元计算模型,选取整体温度、梁拱温差、纵桥向索面温差和横桥向索面温差四个参数对其进行敏感性分析,得到各参数对桥梁结构变形、应力和索力的影响程度。结果表明：梁拱温差对桥梁结构变形、应力和索力影响较大,是三者共同的敏感参数;整体温度作用对变形有较大影响,对应力和索力影响较小;纵桥向和横桥向索面温差对索力的影响程度较大,对变形和应力的影响程度较小。     

下承式拱桥荷载试验研究及规律分析

现役桥梁的承载能力检测的主要技术手段是对现役桥梁进行荷载试验,桥梁荷载试验是了解桥梁性能参数、分析其实际工作状态、评定桥梁运营状况最有效、最直接的一种手段。现役桥梁结构安全性评定是以组成桥梁结构的构件评定值为基础,综合考虑各类构件的重要性系数、损伤程度及其所处的环境条件后对桥梁的安全性进行评定及定级。     

斜拉桥异形景观钢索塔竖转施工技术研究

转体施工方法将高空作业转化为地面作业,便利化程度高,经济效益显著,在索塔建设中的应用逐渐增多。依托某异形景观钢索塔的施工,对转体方案的可行性进行充分论证,并采用有限元仿真分析方法,对稳定安全、合理受力状态等关键问题进行分析,结果表明：对于异形索塔,竖转工艺具有质量可控、安全程度高、施工效率高的优势;竖转施工与竖拼施工影响索塔受力状态,可通过优化转动角度达到合理受力状态;基于有限元仿真分析,优化转动角度及索力,通过监测控制可保障斜拉桥力学性能。     

养护管理Q&A谈

Q对于“老龄”桥梁,需要进行哪些检测、评估与养护?A对于运营年限较长的桥梁,开展桥梁检查、检测、评定与维修加固等养护工作,是保证桥梁安全服役、保证路网畅通的重要举措.安徽省高速公路控股集团有限公司为切实加强桥梁养护工作,采取了以下几点措施.     

适用于公路桥梁结构的混凝土强度检测评定方法研究

通过对现有的检测混凝土强度技术规程在检测与评定桥梁构件强度时存在的不适应性进行分析,建立适用于桥梁结构或构件及局部的混凝土强度检测方法与评定标准。     

公路安全钢索护栏的研究

简要分析了各个类型的护栏使用状况,回顾了国内外柔性护栏的发展概况,解释了安全钢索护栏的作用原理,描述了安全钢索护栏的总体结构,总结了安全钢索护栏的特点,最后和国内现有的缆索护栏进行了对比。