跨海斜拉桥结构退化分析及预养护时机选择

针对桥梁运营后逐渐形成、发展并持续影响结构性能的病害,分析其对跨海斜拉桥结构安全性和耐久性的影响,疏理出了跨海钢箱梁斜拉桥各主要构件的病害特点,提出了跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护病害类型。针对目前桥梁性能与状态指标评价的不足,建立了跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护的病害评分模型,给出了该类桥梁预防性养护的目标。通过理论分析和统计方法获得了跨海钢箱梁斜拉桥预养护病害的退化规律。分析了跨海钢箱梁斜拉桥病害与结构安全性、耐久性的关系,并在此基础上确定了跨海钢箱梁斜拉桥预防性养护的最佳时机。     

综合法初定斜拉桥合理成桥状态

以某顶推施工独塔斜拉桥钢箱梁为背景,在斜拉桥各种设计理论的基础上,提出了一种更适合于钢箱梁斜拉桥的索力优化方法。采用最小弯曲能量法初定成桥状态,力平衡法确定主梁的弯矩可行域,作为进一步约束优化的约束条件,从而得到斜拉桥各部件受力合理的成桥状态。     

基于无应力状态法的钢箱梁斜拉桥成桥目标线形的实现

针对钢箱梁斜拉桥成桥目标线形的实现,以厦漳跨海大桥北汊主桥为例,提出基于无应力状态控制法理论的主梁预拱度取值、制造尺寸确定、预拼装线形计算及悬臂拼装控制方法.该桥为多跨连续半飘浮体系钢箱梁斜拉桥,采用桥梁结构设计系统SCDS2011建立桥梁有限元模型,求得钢箱梁设计预拱度;钢箱梁制造尺寸确定时考虑竖曲线和设计预拱度及梁体轴向压缩、弯矩转角的影响;以预拼装线形为基础计算得出每节段前、后控制点的坐标值进行预拼装;在钢箱梁悬臂拼装过程中进行线形控制时,考虑安装阶段的计算挠度及成桥状态与设计预拱线形的高程差.事实证明,采用该方法对钢箱梁斜拉桥进行成桥目标线形的控制取得了良好的施工精度.     

海上大跨度斜拉桥渡台风致振动控制研究

为确保在建海上大跨度斜拉桥在台风期施工时安全渡台,以宁波舟山港主通道项目舟岱大桥南通航孔桥为背景,对大跨度斜拉桥钢箱梁悬臂施工状态下的抗风措施及其抗风性能进行研究.对于台风来临前未能合龙斜拉桥钢箱梁,在钢箱梁两悬臂端采用10组由7根φ15.2 m m钢绞线组成的抗风索相连作为约束,并在桥塔位置加设横向、纵向钢管连接钢箱...     

润扬长江大桥钢箱梁的温度分布监测与分析

基于润扬长江大桥斜拉桥和悬索桥钢箱梁的温度观测结果,研究了扁平铜箱梁在日照作用下的温度分布特征,比较了悬索桥和斜拉桥2种桥型钢箱梁温度场的差异.实测结果表明:(1)钢箱梁顶板的昼夜温差明显大于底板的昼夜温差,且悬索桥钢箱梁的昼夜温差较斜拉桥更为明显;(2)钢箱梁底板的横向温度分布基本相同.可以不计横向温差影响;(3)钢箱梁顶板的横向温差表现为非线性时变特征,且斜拉桥和悬索桥钢箱梁的顶板温度分布模式存在明显的差异.润扬长江大桥扁平钢箱梁的温度分布模式为扁平钢箱梁在日照温差作用下的结构计算和桥面铺装层计算提供了重要参考.     

基于长期监测数据的润扬大桥扁平钢箱梁温度分布特性

以润扬大桥悬索桥和斜拉桥的扁平钢箱梁为研究对象,采用假设检验方法对扁平钢箱梁长期温度监测结果进行了温度分布特性分析,重点研究了扁平钢箱梁的横向温差和竖向温差分布特征,在此基础上采用极值分析方法计算了扁平钢箱梁的温差标准值,建立了钢箱梁温差计算模型,并针对悬索桥和斜拉桥的温度分布模式建立了6种最不利横向温差计算模型.研究结果表明:润扬大桥悬索桥和斜拉桥底板的横向温差可忽略;悬索桥和斜拉桥钢箱梁对称轴位置受相同的竖向温差作用;悬索桥和斜拉桥顶板的横向温度分布差异较大.     

900m跨组合钢箱梁斜拉桥方案试设计

本文假定某跨海峡工程背景,以900 m大跨度为目标进行组合钢箱梁斜拉桥方案试设计,通过成桥状态结构受力分析,探讨该桥的动静力性能,同时证明该方案是可行的。相比于钢主梁斜拉桥,该桥型可提高桥面系局部刚度、解决正交异性钢桥面板疲劳及桥面铺装易损问题。拓展组合钢箱梁斜拉桥的适用跨径,是适应未来跨江海大桥工程建设需求的选择之一。     

润扬长江公路大桥北汊斜拉桥钢箱梁桥上安装方法

结合润扬长江公路大桥北汊斜拉桥钢箱梁施工,介绍斜拉桥钢箱梁桥上悬臂安装时梁段调整就位方法。     

舟山跨海大桥钢主梁横向温度长期监测与分布规律研究

以西堠门大桥和金塘大桥钢箱梁为对象,采用假设检验方法对钢箱梁温度监测数据进行温度分布特性分析。重点考虑钢箱梁的横向温差分布特征,采用极值分析方法建立钢箱梁温差计算模型,并针对斜拉桥和悬索桥的温度分布模式分别建立4种最不利横向温差模型。研究表明:(1)斜拉桥和悬索桥钢箱梁顶板的横向温差作用不可忽略;(2)斜拉桥和悬索桥钢箱梁横截面温度的统计特性都具有对称性;(3)斜拉桥和悬索桥钢箱梁顶板横向温差特性存在明显的差异。此研究结果可为大跨桥梁设计和评估提供参考。     

超大跨径斜拉桥钢桁梁与钢箱梁结构的对比分析

以某主跨为800m的钢桁梁斜拉桥为工程背景,依据承载能力极限状态下主梁应力相似原则比较了钢箱梁斜拉桥设计方案,对两桥的力学性能、施工方案、钢混结合段构造和材料经济性进行对比。结果表明,钢桁梁和钢箱梁活载挠度与跨径之比分别为1/1 171和1/712;最小整体弹性稳定系数分别为6.622和7.188;前者用钢量比后者多32.2%;钢桁梁方案钢混结合段更适合采用无格室构造。钢桁梁结构刚度较钢箱梁大,施工中对桥位处交通条件要求低,但是稳定性不如钢箱梁,在设计中要注意索塔附近局部稳定和钢混结合段应力集中问题。分析结果可为超大跨度斜拉桥主梁方案设计提供参考。     

斜拉桥扁平钢箱梁混合有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。文章利用六自由度的梁单元和壳单元模拟斜拉桥中不同位置扁平钢箱梁,形成混合有限元。利用该方法对某钢箱梁斜拉桥进行整体受力计算,得到钢箱梁各板件的应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性,并与常见的板壳有限元节段模型计算结果进行比较,验证了该方法的实用性与可靠性。     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素,为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律,开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先,通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变,得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后,通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点,基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅,通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上,构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数,基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例,采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算,并进行了参数敏感性分析。结果表明:桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小,但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快,而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢,桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究（双语出版）

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素，为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律，开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先，通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变，得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后，通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点，基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅，通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上，构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数，基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例，采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算，并进行了参数敏感性分析。结果表明：桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小，但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快，而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢，桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

四线曲线钢箱梁斜拉桥施工控制技术

为了使曲线钢箱梁斜拉桥成桥后达到合理的内力和线形状态,以穗盐路斜拉桥为背景,基于无应力状态法,以钢箱梁制造线形为目标,进行全桥施工控制.在确定合理成桥状态下,计算了钢箱梁的制造线形,悬臂拼装时按制造线形夹角进行拼装,并保证合龙段的无应力拼装,则最终成桥必会达到合理成桥状态;讨论了无应力索长的计算方法,用无应力索长差实现全桥调索的一次性完成;该桥的横向效应计算结果表明水平横向弯曲效应明显,弯扭耦合效应并不明显,可按直线桥对主梁进行线形控制.监测结果表明,成桥后索力误差在5％之内,主梁线形满足设计要求,结构内力状态良好.     

长挑臂单索面钢斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究长挑臂薄壁钢箱梁单索面斜拉桥在自身恒载和设计使用荷载作用下的实际受力性能,通过对位于黑龙江省黑瞎子岛跨乌苏里江的钢箱梁斜拉桥进行荷载试验,并结合已建立的全桥三维空间Midas/Civil有限元模型计算结果,对比分析探讨乌苏斜拉桥实际工作状态是否满足设计荷载使用要求。此外,针对较易失稳的单索面体系和正应力分布不均匀的薄壁箱梁体系,在荷载试验数据及模拟计算结果的基础上对这两种特殊问题进行了重点分析。     

跨海斜拉桥钢箱梁锈蚀退化分析及预养护

通过资料调研及实桥调查,以象山港大桥为研究对象,系统总结了跨海斜拉桥钢箱梁锈蚀的病害特点及其退化规律,运用力学分析和统计方法进行了钢箱梁锈蚀退化的预测,并在此基础上确定了钢箱梁锈蚀的预防性养护最佳时机。同时,根据跨海钢箱梁斜拉桥的结构和环境特点,提出了钢箱梁锈蚀的预防性养护处治措施。     

基于不确定性推理的大跨度斜拉桥综合评估研究

随着国内桥梁建造水平的飞速评估提升，大跨度桥梁技术状态评估越来越受到重视的同时，仍存在较多问题和不足。以某斜拉桥为研究背景，采用不确定推理中的多级模糊综合方法和D-S证据理论，对钢箱梁斜拉桥开展状态评估，并与直接加权平均方法的结果进行比较。研究表明：不确定性推理方法可以较好地应用于大跨度斜拉桥的技术状态评估；D-S证据理论方法能体现子指标之间的差异性，有利于做出更加合理的养护决策。     

分离式钢箱梁不同横梁构造方案计算和比选研究

分离式钢箱梁逐步在大跨度悬索桥和斜拉桥中得到应用。针对分离式钢箱梁的连接横梁相对薄弱、构造复杂等特殊性,采用有限元软件ANSYS建立空间有限元计算模型,研究对比不同横梁构造方案的详细受力情况。通过计算分析,掌握分离式钢箱梁受力性能,使结构处于安全的受力状态,从而达到优化设计的目的,为同类桥梁设计提供参考。     

杭州湾跨海大桥航道桥钢箱梁设计

杭州湾跨海大桥航道桥包括南航道桥和北航道桥,南航道桥为主跨318 m的A形独塔双索面钢箱梁斜拉桥,北航道桥为主跨448 m的钻石形双塔双索面钢箱梁斜拉桥。介绍南、北航道桥的钢箱梁构造、结构体系、细部构造、结构计算和涂装方案等。     

斜拉桥实测索力计算方法比较

为研究斜拉桥实测索力计算转换公式的适用性,以常用的频率-索力计算方法弦振动分析理论为基础,列举工程中常用的实测索力计算公式及分析理论,分析以实测频率为单一变量,采用不同简化公式计算乌苏斜拉桥(2×140m独柱塔单索面钢箱梁斜拉桥)和邹城斜拉桥(2×110m独塔双柱式双索面混凝土梁斜拉桥)实测索力的差异,并在四方台斜拉桥(双塔三跨钢箱梁斜拉桥)上进行验证。研究结果表明,中、小跨径钢箱梁斜拉桥应用斜拉索两端简支直梁理论进行实测索力换算的精度更高;中、小跨径混凝土斜拉桥应用斜拉索两端固结直梁理论进行实测索力换算的精度更高;当索长在90~100m范围以上时均应对计算索长进行修正后再计算索力。