南京江心洲大桥吊索张拉施工控制研究

自锚式悬索桥体系转换过程中的吊索张拉是最复杂的施工工序,也是区别于地锚式悬索桥的一个施工控制难点。结合实际工程对自锚式悬索桥吊索张拉进行了理论分析,并采用有限元分析软件ANSYS进行了吊索张拉的施工计算。分析张拉过程中各吊索的受力状态、鞍座位移、塔顶变形等,确定了合理的吊索张拉方案并应用于工程实践。     

混凝土自锚式悬索桥吊索张拉方案与控制研究

混凝土自锚式悬索桥吊索张拉是其体系转换过程中最复杂的施工工艺,也是区别于地锚式悬索桥的一个施工控制难点。结合实际工程采用有限元分析软件Midas/Civil对混凝土自锚式悬索桥吊索张拉进行了理论分析,研究了张拉过程中吊索的力学特性,并提出了施工过程中如何控制主缆的线形、加劲梁的线形、索鞍顶推量和吊索力,大幅度地提高张拉的效率精度,为此后同类桥梁施工提供参考。     

自锚式悬索桥体系转换施工控制研究

自锚式悬索桥体系转换过程几何非线性突出,吊索索力相互影响,仿真分析存在诸多困难,但吊索的无应力长度仅在张拉时发生改变,不随荷载的变化而变化,依此规律提出了吊索张拉的无应力状态数值模拟方法。根据某自锚式悬索桥的特点,在系统总结体系转换控制条件的基础上,详细探讨了可能的吊索张拉方案,重点对其中的3套典型方案采用无应力状态法进行了数值模拟,综合比较并给出了推荐方案。该自锚式悬索桥按照推荐方案的施工步骤完成了吊索张拉,全过程施工控制精度高,较好的达到了预期目标。     

在役结构可靠度的拟对数正态分布法及其应用

根据在役工程结构的实际情况,采用对数正态分布来描述可靠度分析中常遇到的随机变量;讨论了拟对正态分布的验算点法;通过对钢筋混凝土钢筋锈蚀的耐久性可靠度分析,说明了拟对数正态分布法的应用。     

南通市沿海公路桥梁耐久性调查与分析

为了全面了解江苏省南通沿海地区在役混凝土桥梁的耐久性现状,文章选取20座南通沿海地区典型桥梁进行检测和研究分析。结果表明,沿海混凝土桥梁的耐久性劣化和性能退化问题是普遍存在的,尤其是氯离子的侵蚀问题;并针对这些问题提出了建议,以期为南通地区沿海公路混凝土桥梁的耐久性设计、养护、维修加固及寿命评估工作提供参考。     

路网级沥青路面使用性能衰变模型的标定

以东部某省路网多年检测数据为基础,结合面层厚度和交通量等因素,选用二次多项式、负指数曲线、修正S曲线及对数曲线等4种模型,对沥青路面损坏状况指数和路面行驶质量指数的衰变模型进行了标定研究,并通过路网实际检测数据验证了模型的应用效果和预测精度。研究结果表明:随着面层厚度的增加,沥青路面损坏状况指数衰变速率变慢;随着交通量的增加,路面行驶质量指数衰变速率变快;路面损坏状况指数和路面行驶质量指数衰变均符合对数曲线模型;路面损坏状况指数和路面行驶质量指数预测的绝对误差平均值分别为-0.10和-0.30,预测相对误差平均值分别为-0.04%和-0.40%,预测精度满足要求。     

在役公路桥梁寿命评估与预测分析

大量在役桥梁承载能力不足、老化、破损使得在役桥梁的技术状况预测和寿命预测成为国内外十分关注的课题。因此,在建立在役桥梁抗力衰减模型及荷载模型的基础上,引入时变可靠度理论,建立桥梁极限状态方程。利用Jc法计算桥梁结构时变可靠度指标。引入桥梁工程中的0.85β0这个系数来预测混凝土桥梁的剩余使用寿命。并编制计算混凝土桥梁剩余使用寿命的计算程序,可为同类工程提供参考。     

西南地区桥梁寿命预测分析

随着在役桥梁的逐步老化,对其进行准确的可靠性评估以预测其寿命,从而进行有效的加固改造已显得日益重要。根据桥梁结构实际使用和管理中可能获得的信息不同,采用回归分析、灰色理论、神经网络预测等桥梁剩余寿命预测模型,对西南地区在役桥梁的剩余使用寿命进行预测,并给出了实例计算结果。此项研究成果可为桥梁工程的维修与加固以及重建计划和决策提供更科学的依据。     

自锚式悬索桥施工控制的方法

研究表明,跨度在200m左右的自锚式悬索桥在活载作用下的行为基本符合弹性理论,但在施工阶段,自锚式悬索桥与地锚式悬索桥一样,存在严重的几何非线性。由于自锚式悬索桥在设计和施工方面的研究尚处于初期,虽然在主缆的空缆线形及吊索长度等方面可以借鉴地锚式悬索桥的经验,但是自锚式悬索桥的主缆是直接锚固在加劲梁端部的锚碇上,这样的受力特点使得自锚式悬索桥的施工顺序必须是先浇注或组装加劲梁,等到加劲梁达到一定强度或组装完成后再挂设主缆,最后才能张拉吊索。由于各种因素的影响,如吊索的承载力、张拉设备的数量和能力、主梁和主塔的承载力等,全桥的吊索必须多次逐步张拉,才能达到设计值。当然,最理想的是无限次均匀张拉至设计状态,但施工中全桥吊索张拉一遍需要花费很长时间,利用大量的人力和物力,这在工期和经济方面都是不能接受的。因此,如何在实际施工条件下,用尽量少的反复张拉次数使全桥的吊索拉力达到设计状态是施工控制需要研究的一个问题。     

拉-剪应力场下全熔透十字型焊接节点疲劳寿命评估

为研究全熔透十字型焊接节点在拉-剪应力场反复作用下的疲劳损伤累积规律及疲劳寿命预测方法,选择不同倾角(0°、15°、30°、45°)全熔透承载焊缝十字形焊接节点,构建不同比例的拉-剪应力场.利用ANSYS建立有限元模型,对不同倾角下全熔透十字形焊接节点的应力分布状态及应力集中系数进行比较分析.完成4组12个比例加载时正应力和剪应力共同作用下的焊接节点疲劳试验.基于名义应力分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法,对全熔透十字形焊接节点疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比分析.研究结果表明,应力比大于0.5时,按国际焊接学会方法及Eurocode方法得到的疲劳寿命偏大,主拉应力法得到的疲劳寿命仅为试验结果的1/3,双参数临界面法和等效应力法得到的疲劳寿命与疲劳实验结果吻合较好.     

交叉吊索对施工中悬索桥的静风稳定性影响

为探明超大跨悬索桥在施工过程中的静风稳定性,采用三维非线性分析方法,对主跨3 500 m的超大跨CFRP(carbon fibre reinforced plastic)主缆悬索桥进行了施工阶段的静风稳定性分析,研究了3种交叉吊索对施工阶段静风性能和变形形态的影响.研究结果表明:随着加劲梁吊装逐步完成,结构静风稳定性不断降低,加劲梁合龙但尚未刚接阶段的静风稳定性最差;仅安装水平交叉吊索作用不大,竖向交叉吊索和综合交叉吊索可显著提高施工阶段的静风稳定性;加劲梁吊装完成率位于9.8%~60.6%时,安装综合交叉吊索可取得较好的抗风效果,其余施工阶段可只安装竖向交叉吊索.     

半刚性基层材料的疲劳特性

采用振动法制作了4种半刚性基层材料不同结构类型的梁试件,应用MTS试验机进行了疲劳性能试验,利用Weibull分布函数对疲劳试验结果进行回归分析,建立了不同材料不同结构试件的室内疲劳寿命预估模型,分析了半刚性基层材料的结构类型和弯拉强度对疲劳寿命的影响.分析结果表明:不同半刚性基层材料疲劳方程的回归系数a、b有差别.水泥稳定类材料的疲劳方程除骨架空隙结构类型外均较接近,回归系数a为0.969～1.110,回归系数b为-0.073～0.096.二灰稳定类材料的疲劳方程的回归系数a为1.129～1.173,回归系数b为-0.079～-0.083.0.70应力水平下水泥稳定碎石骨架密实结构的疲劳寿命对数为3.602,悬浮密实结构的为3.118,因此,骨架密实结构的抗疲劳性能优于悬浮密实结构.0.70应力水平下二灰稳定碎石的疲劳寿命对数为5.006,水泥稳定类材料的疲劳寿命对数最大为3.724,因此,前者的抗疲劳性能优于后者.     

16MnR钢焊接头的延拓概率疲劳S-N曲线

针对16MnR钢焊接头,利用现有不同试验条件下的中短寿命试验数据,采用2m-1指数法,延拓概率疲劳S-N曲线到长寿命范围.基于Basquin关系,得到包含存活概率曲线、置信度曲线和两者融合曲线在内的延拓概率疲劳曲线,在中短寿命范围对试验数据有良好的拟合效果,在延拓阶段可对长寿命范围作近似预测.该方法可近似合理地对曲线进行延拓,较直接利用中短寿命S-N曲线延长到长寿命范围的直接法更为合理,结果表明,该方法是可行的.     

基于IDA的自锚式悬索桥地震易损性分析

自锚式悬索桥作为一种高次超静定的柔性结构体系,现行规范仅给出抗震设计原则且相关易损性研究较少。以三塔自锚式悬索桥为研究对象,建立结构有限元动力模型,基于PEER强震数据库选取了10条地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法建立了桥墩、支座、桥塔及吊索构件的顺桥向地震易损性曲线,运用一阶可靠度理论建立桥梁系统的易损性曲线。研究结果表明:顺桥向地震波作用下桥墩、支座发生损伤的概率较高,构件损伤概率从易到难依次为支座、P_1、P_5桥墩、吊索、边塔、中塔;在不同损伤指标下结构整体损伤概率明显高于构件损伤概率。     

沥青混合料应变疲劳性能的试验研究

沥青混合料疲劳试验的荷载控制模式有应力控制模式和应变控制模式。而在应变控制的疲劳试验过程中 ,沥青混合料的应力应变状态更符合沥青路面的实际情况。试验得出的弯拉应变与疲劳寿命之间的关系便于应用。运用 MTS81 0材料试验系统 ,进行了 5种级配的沥青混合料的应变控制模式的疲劳试验 ,得出了它们的应变疲劳方程 ,并对疲劳方程进行了比较和分析。研究表明 ,同一应变 (或应变比 )下 ,若干试件的对数疲劳寿命表现为正态分布 ,而且应变、应变比与疲劳寿命分别在双、单对数坐标上表现为直线关系 ;单对数坐标下以应变比表示的疲劳方程较双对数坐标下的以应变表示的疲劳方程稳定 ,而双对数坐标下的疲劳方程更易区分出沥青混合料疲劳性能的优劣 ;应变控制模式下的疲劳试验 ,其它条件相同时 ,沥青混合料的模量越小 ,疲劳寿命越长。     

大跨径在役桥梁随机地震动模拟方法

考虑桥梁结构的服役期对地震荷载的影响,应用等超越概率的方法将地震作用进行折减,将公路桥梁抗震规范中的两级设防标准扩展为三级设防标准.考虑地震动的随机性,应用概率理论将目标反应谱随机化,结合相干函数和相位差谱理论,采用MATLAB程序,生成在役桥梁结构空间相关多点非平稳随机地震动.模拟结果表明:应用等超越概率的方法可以将地震动峰值加速度进行合理折减;应用概率理论进行反应谱随机抽样,得到的随机地震反应谱能够较好地反映地震动的随机性,其中30条随机反应谱的变异系数最大差值为0.064,精度符合要求;计算反应谱与随机目标反应谱拟合情况良好,1、2号目标点的拟合优度值分别为0.82和0.81,精度符合要求;合成的人工地震动能够反映在役桥梁结构的已服役期和地震动的随机性,接近实际的地震记录.     

钢桥疲劳研究进展

系统归纳与剖析了钢桥疲劳研究新进展,总结了钢桥疲劳荷载、疲劳机理、抗疲劳设计方法、疲劳安全监测与评估、疲劳安全维护等方面的创新成果,探讨了钢桥建设与运维面临的技术挑战,展望了钢桥疲劳创新研究发展方向。研究结果表明：(1)已研发的与桥位处交通荷载特征、结构型式、设计使用年限匹配的车辆、列车、温度疲劳荷载模型,推进了长寿命桥梁抗疲劳设计理论的完善;(2)采用车辆-温度耦合疲劳应力的“冲浪”计算模型能够较好反映钢桥实际疲劳损伤度,温度与车辆耦合作用下的疲劳累积损伤度比仅考虑车辆作用时大10%～15%;(3)涌现了物理疲劳试验、数字疲劳试验和原位疲劳试验技术相融合的疲劳机理研究新范式,部分改变了传统疲劳认知,探明了畸变变形比、应力比对畸变疲劳行为与细节疲劳强度的影响规律,发现了实桥拉吊索服役大应力比条件下钢丝疲劳强度骤降现象,揭示了拉吊索钢丝强度等级由1 670 MPa提高到2 060 MPa时钢丝疲劳强度先增大、后下降的客观规律,明确了耐候钢桥细节腐蚀后疲劳强度并未下降的客观事实;(4)全桥多物理场、跨尺度和多概率疲劳孪生模型的构建已逐步实现,促进了数据原生、数据相生和虚实共生的钢桥疲劳元宇...     

新一代智能张拉:云张拉及其关键技术

智能张拉技术已在全国高速公路桥梁施工中普遍使用,很好地解决了预应力张拉过程中的操作随意性问题,但也存在智能张拉设备故障和性能劣化以及由于同步控制计算模型缺陷导致的难以真正同步张拉等张拉质量风险问题。针对这些智能张拉质量风险问题,提出了新一代智能张拉:云张拉。云张拉通过采用云计算技术,构建基于Hadoop的云张拉系统,建立基于数据挖掘的设备故障自动诊断模型及基于神经网络的PID同步张拉控制模型对预应力张拉过程进行自动化精确控制及故障实时诊断,在此基础上开发了"智桥"ZQ2000云张拉系统,很好地解决了传统智能张拉设备故障和同步控制质量风险问题,消除了预应力智能张拉的质量隐患。     

高碳铬轴承钢超长寿命S-N关系的概率特性

为了对高碳铬轴承钢疲劳S-N(应力-寿命)试验数据做出正确评估,采用广义极大似然法对全部S-N数据和区分裂纹萌生机制下的S-N数据分别进行了拟合,建立了概率S-N曲线模型。结果表明,在区分裂纹萌生机制下,能较好地拟合试验数据和描述S-N曲线形式;在疲劳极限(大约1 200 MPa)以上的部分要选用裂纹萌生于表面的S-N曲线形式,对于疲劳极限以下的要选用裂纹萌生于内部的S-N曲线形式;同时验证了广义极大似然法能较好地测定该材料的概率S-N曲线(由P-S-N曲线、C-S-N曲线和P-C-S-N曲线组成)和表征该材料超长寿命S-N关系的概率特性。     

B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线重构方法

为实现任意可靠性水平疲劳强度设计、寿命预测和可靠性评定,提出了B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线的重构方法,应用Monte-Carlo模拟技术在可接受误差范围内重构了B级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据,依照常规法测定了B级铸钢中、短寿命范围的可靠性S-N曲线,应用概率疲劳极限外推法获得了包含中、短和长寿命范围的可靠性曲线。在此基础上,考虑工程应用实际情况,推导出了任意概率水平下的里程可靠性曲线。重构获得的疲劳极限及S-N数据最大模拟误差分别只有0.15%和0.07%,较好再现了原始数据,对曲线的外推使其合理性达到生产需要的104km以上,说明曲线重构方法可获得所需疲劳可靠性S-N曲线。