斜拉索检测机器人的智能表观检测研究

为解决斜拉索检测日益繁重的工作任务,提高检测效率,结合斜拉索检测机器人与智能检测技术对斜拉索的外表进行检测。通过机器人在斜拉索上攀爬收集表面图像,将图像输入到卷积神经网络中进行缺陷识别,以确定缺陷的区域和位置。该项技术已成功应用于广东番禺大桥斜拉索的缺陷检测,结果证实:1)机器人能够灵活地采集到完整的斜拉索外表图像,基于智能算法的图像识别过程能够准确分辨出斜拉索不同的缺陷状态;2)识别正确率超过99%,且检测效率比传统方法提高300%,可以显著解决当前斜拉索检测的难题。     

斜拉索表观检测机器人的开发

斜拉索的受力性能与耐久性直接关系到斜拉桥的结构安全。由于长期暴露在各种环境因素中,斜拉索极易出现表面开裂,内部钢丝锈蚀等病害。因此,定期对其进行检测显得尤为重要。现依据象山港大桥和清水浦大桥,针对斜拉索出现的典型病害特征与检测要求,开发了一种斜拉索表观检测机器人。该机器人具备了小型化、快速自爬行、高质量图像采集、缺陷自动化识别等优点。     

苏拉马都跨海大桥主桥斜拉索锚固性能研究

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,显示了斜拉桥的特点.斜拉桥桥跨结构的重力和桥上活载,绝大部分通过斜拉索传递到塔柱上.斜拉索在主梁和桥塔上的锚固区,是斜拉索与主梁和索塔的连接点,起着至关重要的作用,结合苏拉马都跨海大桥主桥的设计情况,对斜拉索索梁、索塔锚固区进行分析研究,对斜拉索锚固区的设计有重要的指导意义.     

斜拉索组合式千斤顶张拉施工工艺

斜拉桥斜拉索张拉是工程控制的关键,由于斜拉索张拉吨位大和索塔锚固区内腔空间小等问题导致对张拉设备有特殊要求,永川长江大桥结合现场实际情况采用了组合式千斤进行斜拉索张拉施工,在半年时间内高效率高质量完成了152根斜拉索的张拉和调索工作。     

基于视频亚像素模板匹配算法的索力试验

针对索结构的索力测试，基于室内试验对比了计算机视觉方法和传统加速度传感器方法，探讨了计算机视觉方法的适用性。研究采用伺服静载锚固试验机张拉单根斜拉索钢绞线，简化模拟索张拉受力状态，通过相机摄影的非接触测量方法测量拉索动态响应，结合亚像素模板匹配算法识别拉索动态变形、基频和索力，并与传统的加速度传感器测试结果进行对比。研究结果表明，计算机视觉方法识别的拉索振动频谱峰值明显，基频识别结果与加速度传感器测试结果基本一致，索力识别结果与实测值相比最大误差不超过6%，具备开展实际结构索力测试的能力。     

断索对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响

为了研究拉索断裂对双钢拱塔斜拉桥力学性能的影响,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了西安市某大桥的三维仿真模型,首先将该模型的各参数与设计值及规范进行对比以验证模型的合理性,然后分析了不同位置、不同数量的拉索断裂后,主梁线形、拉索索力、主梁及索塔应力的变化规律。结果表明:正常运营条件下,斜拉索断裂对主梁线形的影响大于水平索,中间索断裂对跨主梁线形的影响大于外侧索和内侧索,拉索对两系梁之间主梁段线形的影响基本可以忽略;任意拉索的断裂会引起其附近拉索索力增加,外侧斜拉索断裂会导致与其相邻水平索的索力以及另一跨斜拉索索力明显降低,但内侧斜拉索的断裂对与其相邻的水平索和另一跨斜拉索索力的降低不太明显,水平索断裂会引起与其相邻的两根斜拉索索力下降,且下降量值基本相同;双索断裂后主梁挠度和索力变化均近似符合叠加原理,双索断裂后,主梁位移最大增加50.2%,但仍满足1/500挠跨比的要求,纵向对称断索较横向对称断索和原点对称断索危险;少量拉索断裂不会引起结构达到极限承载能力,当两根危险索同时断裂,断索后剩余拉索索力最大为836 MPa,安全系数仍然达到2.2;断索对剩余拉索承载力的影响要高于对主梁和索塔的影响。     

LRM拉索诊断系统在斜拉索检测中的应用

通过LRM拉索诊断系统对某大桥斜拉索进行无损检测,准确地反映了斜拉索缺陷所在的位置与损伤量,解决了桥梁斜拉索检测的盲区问题,为斜拉桥换索工程的施工提供了依据,并为同类桥梁的检测提供了一定的参考。     

无背索斜拉桥关键参数分析

对某主跨114m竖琴式无背索斜拉桥进行了关键参数分析,从优化索塔受力的角度推导了索塔合理重量取值,分析了主梁刚度和重量、索塔刚度和重量以及索力共5种因素对结构内力的影响规律,从优化结构内力及斜拉索用料最省2个方面分别对索塔和斜拉索倾角进行了分析,得出的结论对同类桥型的设计有一定的参考价值。     

钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索阻尼减振研究

钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索构造不同,引起风致振动特性和减振需求也不同。为给斜拉索振动控制设计提供依据,对比国内外规范中关于斜拉索阻尼减振指标的规定,分析不同参数对钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索减振指标的影响,以2座典型桥梁为背景,对比分析钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索的阻尼减振措施。结果表明：《斜拉索外置式黏滞阻尼器》(JT/T 1038—2016)和欧洲规范CIP-2002、FIB-2005采用特定阻尼对数衰减率δ控制斜拉索风雨振,而美国规范PTI-2018采用质量阻尼参数S_c≥10控制斜拉索风雨振,质量阻尼参数考虑因素全面、科学,推荐使用;为了保证斜拉索的减振安全,建议阻尼减振同时满足国内外多个现行规范,平行钢丝斜拉索采用δ≥3%作为阻尼减振指标,钢绞线斜拉索的阻尼减振指标建议按照PTI-2018根据索的参数和气动措施情况进行选择;博斯普鲁斯海峡三桥钢绞线斜拉索阻尼器尺寸偏大,安装阻尼器后斜拉索的面内阻尼对数衰减率为4%和6%,可满足低阶大幅振动控制要求;沪苏通长江公铁大桥平行钢丝斜拉索振动模态丰富,采用2种阻尼器协同减振,实现多模态振动控制,控制中、低阶大幅振...     

斜拉桥旧索试验检测及残余寿命评估

以某斜拉桥拆除的病害斜拉索作为研究对象,系统开展了斜拉索外观检测和材料的力学性能试验;根据斜拉索试验结果,分析了斜拉索病害原因并评估了斜拉索的残余寿命,为斜拉索后期养护提供维护建议。     

斜拉索无应力长度求解及成品索长合理确定

斜拉索的无应力长度和成品索长是斜拉桥设计和施工中2个关键的参数.根据索端竖向分力与索无应力长度的关系,采用Levenberg-Marquardt迭代算法,给出求解索端预张力已知时拉索无应力长度的方法,算例表明,该算法迭代次数少、简单、可靠、计算稳定且收敛快.同时结合斜拉桥施工过程计算,综合考虑梁体立模预抬高、索塔变位和斜拉索索力调整过程,提出斜拉索成品索长的确定方法,通过与某桥现场情形相比,表明利用该方法计算实桥斜拉索的成品索长更趋合理,并可方便施工.     

斜拉索锚固区损伤的高阶纵向导波检测研究

为了实现斜拉索锚固区损伤的有效检测,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,对高阶纵向超声导波无损检测技术进行研究。基于自由钢丝纵向导波传播的特征方程,编程计算其相速度和群速度的频散曲线,选取了其L(0,6)高阶纵向导波模态用于斜拉索损伤的检测;并利用ABAQUS有限元轴对称模型模拟了高阶纵向导波在有、无缺陷自由钢丝中的传播,分析了不同缺陷大小对其回波反射系数的影响;最后,对自由钢丝和样品斜拉索进行了试验检测验证。结果表明,试验结果与有限元模拟结果相吻合,说明高阶纵向导波可以检测斜拉索锚固区的人工缺陷。     

三官汉江公路大桥上部结构设计

三官汉江公路大桥主桥为主跨190m斜拉刚构组合体系桥,桥面宽33.5m,通航净高10m。该桥主梁采用单箱三室大悬臂预应力混凝土梁,桥塔采用实心开槽断面混凝土塔,斜拉索采用钢绞线体系,索塔处拉索锚固采用分丝管索鞍形式并具备逐根换索条件。最后简要介绍了上部结构的总体受力、挑梁受力和主梁剪力滞效应等设计验算结果。     

基于图像识别的非接触式索力测试系统的研究

为有效提升振动频率法索力测试的效率与精度，简化测量流程并降低测量成本，提出了一种基于图像识别的非接触式索力测试方法。首先，在拉索上粘贴标靶建立起斜拉索特征，利用手机等终端设备拍摄拉索振动视频，并通过视频数据分解获取拉索振动的图像序列；其次，基于改进的二值化与斑点检测算法对标靶进行识别跟踪，并通过形心拟合实现标靶精确定位，从而计算得到拉索振动时程曲线，经频谱分析后利用振动频率法计算得到拉索索力；最后，基于业务流程与实际需求，设计实现了基于图像识别的非接触式索力测试系统。通过实桥应用，证明了该系统可操作性强、测试精度高，易于在桥梁建设工程中推广。     

浅析斜拉索施工及修复

挂索是斜拉桥施工工艺中极为关键的环节之一,如果施工不慎,就会损伤斜拉索、增长施工工期。本文以灌河大桥为工程背景,简要介绍斜拉索施工全过程以及斜拉索修补,本桥通过计算斜拉索无应力索长和挂索牵引力,提出了短索和长索分别采用"反牵引(先安装斜拉索的塔柱张拉端,后安装斜拉索的桥面固定端,然后张拉塔柱端斜拉索)"与软、硬牵引相结合的技术进行挂索,并巧妙利用了桥面展索和脱空展索相结合的工艺,在斜拉索桥面展索使用塔吊、卷扬相结合的方法,梁端安装采用桥面吊机、卷扬机相结合的方法,提高了斜拉索的安装效率和质量,加大了施工的可操作性和安全性,节约施工成本。     

斜拉索PE保护足尺试验研究

斜拉索的PE保护在施工中容易损伤,以苏通长江大桥为依托,通过对斜拉索PE护套的足尺试验,研究了长、重索在提升过程中PE的拉伸受力情况,吊索夹具夹紧斜拉索时PE护套的抗压受力情况,以及PE护套同索夹橡胶垫间的摩擦系数。通过足尺试验,选定了相关施工参数:索夹长度和夹紧力。试验结果应用于苏通长江大桥斜拉索施工,在整个斜拉索安装过程中没有出现任何索夹滑移或PE护套压伤的情况,确保了斜拉索的施工安全、质量与使用寿命。     

基于新奇检测技术的斜拉索状态评估

探讨了应用基于BP神经网络的新奇检测技术进行斜拉索状态评估的方法.通过对监测系统采集数据分析处理,生成训练神经网络需要的样本数据,按要求训练网络,建立了基于新奇检测技术的多阶段状态评估的神经网络模型,实现了斜拉索状态评估的两个阶段:状态预警、状态异常位置识别.状态异常位置识别采用逐步分区识别的方法,最终将损伤拉索的位置...     

大跨度地锚式斜拉桥换索施工技术

郧县汉江大桥为(86+414+86)m地锚式预应力混凝土斜拉桥,每塔两侧各布置2×25根斜拉索。检测发现:斜拉索索力和设计理论状态误差较大,PE护套损伤,钢丝锈蚀严重,斜拉索系统属于四类部件。为确保桥梁结构的长期安全,结合该桥斜拉索体系病害情况,运用等强度换算原理,设计新斜拉索[采用镀锌平行钢丝、PES(HD)低应力全防腐索体、全防水结构等多项技术],替换全桥旧斜拉索。斜拉索更换顺序为病害斜拉索优先,单塔对称、双塔反对称,由长索到短索的原则进行更换。有限元结果表明,在整个换索过程中,斜拉索、主梁和桥塔结构变形、应力和强度验算均能满足规范要求。换索施工工序为旧索放张→旧索拆除→新索安装与张拉→索力调整。通过优化施工工艺,长索单塔换完后,2个点4根索同时更换,将换索工期降低到120d,极大地缩短了施工工期。     

基于斜拉索张力测定的斜拉桥健康诊断

应用试验校正的高精度三维有限元模型,对斜拉桥主梁结构损伤位置识别的斜拉索张力指标进行了研究。模拟12种可能的损伤情况,研究了基于斜拉索局部模态基频构造索张力指标的方法,索张力指标对各损伤情况下损伤位置的识别效果和对损伤程度的敏感性。结果表明,用斜拉索局部模态基频所构造的张力指标对不同的损伤程度呈现较好的稳定性和灵敏性,对模拟的12种损伤情况的正确识别率可达75%。该方法的突出优点是只需测量斜拉索局部振动模态的基频,就能获得较好的损伤识别效果,比其他面向损伤检测的测量容易得多。该方法可十分方便地推广应用于悬索桥加劲梁结构的损伤定位,具有较高的实用价值。     

芜湖长江公路二桥桥塔锚索系统性能研究

为解决大跨度斜拉桥桥塔塔壁承受斜拉索水平力造成塔壁开裂的问题,以芜湖长江公路二桥为背景,对新型锚索系统——同向回转拉索锚固体系的性能进行研究。同向回转拉索锚固体系为斜拉索穿过桥面一侧锚具,绕过桥塔后锚回到桥面同桩号截面另一侧锚具的锚固形式。采用ANSYS建模,与常规的钢锚梁锚索系统进行对比,分析在正常使用工况和断索工况下的塔柱受力以及经济性。结果表明,同向回转拉索锚固体系可靠,荷载传递合理,混凝土桥塔整体受压。断索工况下对索塔锚固位置没有太明显的影响,断索位置以下的塔柱上压应力略有减小,对桥塔的总体应力水平几乎无影响。同向回转鞍座用钢是钢锚梁的1/4,造价是其1/3。全塔造价对比中,同向回转拉索锚固体系建安费总体下降了7%。