基于光纤传感技术的桥梁拉索健康监测技术试验研究

提出了一种基于FBG光纤光栅传感器和光纤数据传输技术的拉索健康监测技术,通过拉索制作时预先植入光纤传感器,实现拉索使用过程中索力测量的准确化,使拉索的实时健康监测成为可能。通过实验室技术试验和实桥应用试验,验证了所介绍技术的可行性和可靠性。     

某大跨连续梁桥形变实时监测系统设计

以某连续梁桥为例,介绍基于"北斗系统"的大跨连续梁桥形变监测系统。采集安装在桥梁上的北斗传感器监测信息,并对信息进行形变数据解算和存储,依靠互联网将实时监测数据传输至云计算数据中心。用户可通过各种终端访问数据中心查看桥梁形变,进行实桥数据对比分析。该系统具有高精度、全覆盖、全天候、全自动、大数据等特点,可进一步推动大跨径连续梁形变监测技术的理论研究。     

大跨径连续梁桥健康监测技术工作方案探讨

以国内外桥梁健康监测及状态评估理论及技术为基础,结合大跨连续梁桥结构特点和发展需要,分析了桥梁健康监测及状态评估系统的组成、设计,以实桥为例,对大跨径连续梁桥健康监测及状态评估技术工作方案进行了详细的介绍。依次探讨了传感器与数据采集系统、数据预处理与传输系统、数据库管理系统、综合评估决策与自动安全预警智能系统的设计方案,可进一步推动大跨径混凝土健康监测技术的理论研究,该系统的建立可为同类型桥梁的健康监测提供借鉴,对进一步提高公路桥梁的管养水平具有重大意义。     

基于前端处理的斜拉索索力智能监测系统研究

为提高斜拉索索力监测的效率及精度，研发了一种基于前端处理的拉索智能监测系统。该系统具有索力监测、振动监测及异常报警的功能，采用唤醒模式供电方式，大幅降低了传感器及CPU的耗电量；采用6LoWPAN技术，实现了监测数据低功耗、小成本的无线传输；采用可编程测MEMS加速度传感器对拉索的振动时域和频域特征值进行前端处理，仅将经过分析后少量有价值的数据传输至健康监测系统，大幅减低了健康监测系统的数据传输量；采用大动态弱信号数据采集方法，提高信号测量分辨率和测量系统峰值信噪比，有效识别微弱振动信号中的有效频率成分，提高了索力测量的精确度。实验室及实桥测试表明，该拉索智能监测系统显著提高了斜拉索监测的效率及精度，具有较强的实用性。     

瀑布沟钢管混凝土拱桥的动力性能研究

针对瀑布沟大桥建立由梁、杆、壳单元组成的空间力学模型，实施桥跨结构的自振特性仿真分析，并与实桥测试结果相比较分析。同时对车辆动荷载下桥跨结构的瞬态动力响应作理论模拟分析，并进行实桥行车动载试验，根据理论计算分析和实桥测试结果分析了桥面行车对桥跨结构的冲击作用。     

坝陵河大桥结构安全监测系统测点设计

传感器系统是桥梁安全监测系统的重要组成部分,而监测项目和传感器测点布置又是传感器系统首要解决的问题,它决定了监测系统的实用性、有效性和经济性,以坝陵河大桥结构安全监测系统为依托,论述了桥梁安全监测系统监测项目选择依据、传感器测点布置的原则与方法,并对坝陵河大桥加劲梁变形监测、加劲梁应力监测、索力监测、动力特性监测等重点监测项目测点布置设计进行了详细阐述。     

预应力砼桥梁预应力筋数量估算方法的对比分析

介绍了目前预应力砼桥梁预应力筋数量估算常用的3种方法,即基于应力要求估算方法、按承载能力极限状态强度要求估算方法和按抗裂性要求估算方法;以3种不同桥型和不同跨径的实桥为工程背景,计算出每种方法的预应力数量,对3种方法的优缺点进行了对比分析。     

斜拉桥主梁荷载横向分布试验研究

对于双索面斜拉桥的荷载横向分布计算,通常采用杠杆法。为了验证计算方法的准确性,文章针对一座采用双边箱的混凝土斜拉桥,进行了1∶20的有机玻璃节段模型试验。试验模型除了尺寸与实桥相似外,还尽量模拟了实桥的拉索边界条件。通过不同荷载工况的加载测试,得到了节段模型中应力数据,从而推算出荷载横向分布系数。对于试验模型,还通过有限元进行了同步计算。通过试验和有限元计算表明,对于该小边箱主梁,可以近似采用杠杆法计算横向分布系数。     

预应力混凝土斜拉桥主塔运营过程变形监测技术

斜拉桥运营监测主要集中在主梁及拉索等监测上,分别采用连通管和加速度仪等成熟设备,而对主塔变形监测的研究较少。某跨越富春江的中央索面斜拉桥主跨径256m,成桥后安装了监测系统,包含监测主梁变形的连通管传感器、监测桥塔变形的GNSS传感器和倾角传感器。其中为了优化传感器布局,采用了平面正三角形布局。本研究基于GNSS技术对某已建成运营5年的斜拉桥主塔变形进行了实时监测,分别从不同的时间尺度研究了温度和车辆荷载对其变形影响,比较了理论分析结果和实测结果。经过将近1年的监测表明,对于中小跨径的斜拉桥,主塔刚度的贡献不容忽视,其变形监测在结构运营监测中不可或缺。     

大件车通行桥梁安全评估实用方法研究

为满足业界对于大件车通行安全评估高效性、安全可靠性的要求,该文提出以实时监测系统和有限元相结合的桥梁大件车通行安全评估方法,并通过实际工程对该方法进行验证。在大件车通行前对桥梁技术状况等级进行评估,确定考虑桥梁技术状况等级的抗力折减系数;建立实桥有限元分析模型,通过实测数据对模型可靠性进行验证,在此基础上采用实际荷载验算法对通行桥梁进行安全评估;并在大件车通行过程中对桥梁进行实时监测。结果表明：桥梁技术状况等级为A类;实桥有限元模型能对桥梁承载力进行可靠的安全评估;大件车通行期间,桥梁处于弹性状态,大件车通行未对桥梁结构造成损伤。     

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。     

正交异性钢桥面板第一体系受力状态对铺装层的影响

针对不同桥型主梁上正交异性钢桥面铺装层破坏的差异，采用预应力模拟正交异性钢桥面板的第一体系应力，用有限元方法计算作用有不同预应力水平的局部正交异性钢桥面系在标准轴载作用下的力学响应。得到了局部桥面系铺装层的各控制指标值分别随预应力水平的变化关系。结果表明，第一体系纵向正应力对铺装层表面最大纵向拉应变影响显著，第一体系横向正应力对铺装层表面最大横向拉应变影响较大，而第一体系应力状态对最大肋间相对挠度的影响很小、对层间最大剪应力基本没影响。     

桥道系结构形式对中承式钢管混凝土拱桥受力影响分析

在分析中承式钢管混凝土拱桥常用桥道系结构形式特点的基础上,首次提出一种新型的桥道系结构形式———简支连续组合桥道系,并运用大型结构有限元分析软件MSC Nastran进行数值仿真计算,研究不同桥道系结构形式对桥梁结构静、动力特征的影响。通过对比分析发现:不同桥道系结构形式对钢管混凝土拱肋的受力性能、结构的整体稳定性及动力性能的影响没有显著差异;简支连续组合桥道系较好地继承了简支和连续桥道系的优点,是中承式钢管混凝土拱桥的合理桥道系结构形式。     

超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用

铁路桥钢桥面铺装主要作用是保护钢桥面免受道砟的磨损与雨水的侵蚀,为提高铁路钢桥面铺装的使用寿命,减少中期维修,对铁路钢桥面超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装体系进行研究。以沪通长江大桥主航道桥为背景工程,制作带UHPC铺装层的正交异性钢桥面板单U肋梁模型进行抗水渗性能试验,并结合实桥进行UHPC组合桥面铺装体系设计和施工工艺研究。结果表明:UHPC组合桥面体系在无裂缝时抗渗性能满足使用要求,可有效保护钢板免受雨水侵蚀,带裂缝的组合桥面,运营过程中裂缝会逐渐闭合,阻止雨水进一步渗透,具有较强的抗渗能力储备;为避免新浇混凝土开裂,UHPC应严格按规范流程施工,施工温度宜选择15~25℃,浇筑后应及时覆膜保湿养护。     

钢箱梁桥面沥青混凝土铺装技术分析

结合钢箱梁桥面沥青混凝土铺装出现的病害现象,分析钢箱梁桥面铺装的特点和技术要求;介绍广东省虎门大桥、汕头宕石大桥和肇庆马房大桥3座钢桥面沥青混凝土铺装的设计与施工,分析该3座大桥的铺装层病害和产生病害的原因,分析和解决在施工中面临的关键问题,讨论钢桥面沥青混凝土铺装的使用效果,对钢桥面沥青混凝土铺装的设计和施工具有工程实际意义。     

钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统研究

正交异性钢桥面板作为大跨度桥梁的首选桥面板结构,实时监测并准确识别其重要构造细节的疲劳损伤程度,在此基础上预测剩余疲劳寿命,对于大跨度桥梁的服役期管理维护决策至关重要;但正交异性钢桥面板的疲劳问题具有多尺度、多模式、随机性、隐蔽性等特性,且其对结构静动力响应的影响仅限于疲劳裂纹附近的局部区域,传统的损伤识别方法难以准确识别。结合智能技术的最新发展和正交异性钢桥面板疲劳问题的基本属性,构建了其疲劳损伤智能监测与评估系统,并对其疲劳损伤指标和疲劳损伤智能评估的相关关键问题进行研究。提出了基于等效结构应力的正交异性钢桥面板多尺度疲劳损伤评估方法;建立了考虑随机因素的结构体系实时疲劳损伤评估及剩余寿命预测方法;构建了正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统;基于实际桥梁结构的交通量和结构响应监测信息,对所建立的正交异性钢桥面板疲劳损伤智能监测与评估系统进行了验证。研究结果表明：在实际交通荷载作用下,顶板与纵肋连接细节的疲劳主导失效模式为焊根部位起裂沿顶板扩展,所提出的疲劳损伤评估方法的评估结果与实际结构一致,表明所提出的方法能够准确确定结构体系的疲劳失效模式;疲劳损伤智能监测与评估系统所确定的实桥疲劳损伤及剩余寿命预测结果与实际桥梁疲劳损伤开裂时间基本一致;所建立的智能监测与评估系统可为正交异性钢桥面板疲劳损伤过程和寿命评估提供理论依据及支撑,并为实桥的运营管理养护决策提供科学依据。     

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。     

新型大跨连续钢桁组合梁桥施工监控关键技术

大跨度连续钢桁架-混凝土组合梁桥在公路桥梁上应用的实例极少,且有关大跨组合结构桥梁施工监控及相关问题的研究还处在探索阶段.依托某连续桁架组合梁桥工程,采用了新颖的抗拔不抗剪剪力键,并对传统的混凝土桥面板浇筑顺序进行了调整,极大地提高了负弯矩混凝土的抗裂性能.桥梁施工阶段的拆架跨中位移量、跨中混凝土预压应力、桥面板与钢梁滑移量是本桥监测的重点内容,为实现成桥状态设计目标,精确而有效的施工监控至关重要.将监测结果与有限元分析软件理论数据进行对比,分析判断桥梁施工过程中的安全性,确保全桥施工的顺利进行.     

虎门大桥TAF环氧沥青钢桥面铺装技术研究

桥面铺装是大跨径桥梁的关键技术之一,环氧沥青混合料铺装层以其强度高、刚度大、高温稳定性和低温抗裂性能好、抗疲劳性能好等优点,已经广泛应用于国内大跨径钢桥面铺装。结合虎门大桥应用TAF环氧沥青混合料进行钢桥面铺装的工程实际,总结了TAF环氧沥青混合料在虎门大桥钢桥面铺装中的施工经验。     

深圳市某钢桥桥面铺装层温度场有限元模拟研究

该文针对钢桥桥面铺装层早期破坏这一世界性难题,根据气象部门提供气象资料,钢桥桥面铺装材料热物性参数实测值,利用有限元手段,对深圳市某钢桥桥面铺装层温度场进行了模拟计算。结果表明：钢桥桥面铺装层具有较高的温度,高温作用时间长,温度波动大,正负梯度转化快,不同深度处,最高温度的温度滞后现象不明显等特征。相比路面温度场,钢桥...