高铁大跨径梁拱组合桥吊杆测试技术研究

新建连镇铁路京杭运河桥位于江苏镇江市,上部结构采用(76+136+76)m梁拱组合桥,为保证成桥阶段结构受力状态与理论成桥状态一致,施工过程中需对吊杆力进行监测。目前,吊杆力监测可采用振动法、压力环、磁通量等方法,但是由于磁通量等监测方法费用高昂,故振动法仍然是普遍采用的方法,但是吊杆边界条件、吊杆长度等因素影响,导致振动法测吊杆力时会存在较大误差。本文以京杭运河特大桥为依托,提出了线性修正测量法,显著提高了振动法测量吊杆力的精度,并在京杭运河特大桥施工中取得了良好的应用效果,可为同类工程提供借鉴。     

基于神经网络算法和附加质量法的短吊杆张力识别

根据质量影响吊杆自振频率的特性,用附加质量法增加识别参数,实现对短吊杆张力的识别。随机生成吊杆的张力和弯曲刚度,并运用有限元方法计算出对应的附加质量前后吊杆的自振频率,构成神经网络的教师数据,训练神经网络,拟合吊杆的自振频率与弯曲刚度和张力之间的非线性关系,进而建立基于附加质量法和神经网络的短吊杆张力和弯曲刚度识别系统。以1组长度为2～10m的短吊杆和在建拱桥的2根试验短吊杆为例,通过数值模拟检验识别方法及系统的有效性,识别误差分别为0.5‰和6%左右,表明所提出的识别方法和系统可行和有效,且识别精度比弦振动理论计算方法有显著提高。     

采样管直径及长度对列车表面压力测量的影响

为测量列车表面压力分布,需采用采样管将列车表面拍式感压片感应的压力引至室内传感器,采用合理直径和长度的采样管是试验结果可靠与否的关键因素之一.采用试验研究的方法,对采样管管径、长度对稳态测压响应时间的影响,采样管长度对不同频率信号瞬态压力测试结果的影响进行分析,并将其研究结果应用于实车试验.研究结果表明:采样管管径为1.8 mm、长度在100m以内时,稳态测压响应时间满足试验要求;采样管长度在25m以内时,响应时间试验结果与经验公式计算结果相差不大;不同频率的瞬态压力对应的最佳采样管长度不同,因此,需要针对具体的瞬态压力信号频率采用不同长度的采样管.将上述研究结果应用于实车试验,测得的列车表面压力分布结果与数值计算结果基本一致.     

斜拉桥斜拉索索力测试方法综述

文章介绍了斜拉桥斜拉索张拉和索力测试过程中,常用的几种测试方法(压力表法、压力传感器测定法、频率法、磁通量法)及其测试原理。重点是频率法、磁通量法在斜拉索索力测试中的应用。     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆力计算及调索方法研究

基于杠杆原理,采用解析方法计算钢管混凝土系杆拱桥吊杆力,探讨系杆拱桥成桥后吊杆张力的调整方法,指出常用的调整吊杆张拉力方法的适用范围,针对工程中常用的影响矩阵法进行改进。以某钢管混凝土系杆拱桥为例,利用桥梁结构分析专用软件建立分析模型,得到钢管混凝土系杆拱桥吊杆的影响矩阵,分析改进前后影响矩阵法调整吊杆力的效果。分析结果表明:采用杠杆原理计算钢管混凝土系杆拱桥的吊杆张拉力简单快捷,利用改进后的影响矩阵法进行钢管混凝土系杆拱桥吊杆张拉力的调整,更符合吊杆调整的实际施工过程,吊杆成桥主动张拉力以成桥恒载产生的索力为控制目标值,且吊杆力的调整以结构线形为主。     

斜拉索人行天桥承载力研究

斜拉索人行天桥具有外形优美的特点,往往成为城市的地标性建筑。为了明确该种桥梁的受力特点,以朔黄春霖街天桥为研究对象,通过桥梁结构的设计要点和Midas Civil有限元计算分析,对朔黄春霖街天桥的主梁和吊杆进行了强度和稳定性分析,并考虑了吊杆失效对结构强度、刚度和内力的影响,通过现场实测的方法对桥梁的真实受力状态进行了测试。结果表明,斜拉索人行天桥整体刚度较大,跨越能力强;单根吊杆失效后,结构的应力和变形没有明显改变,表明该桥具有足够的安全储备;单根吊杆失效后,导致相邻吊杆的内力增大,约增大了30%;频率法测试吊杆索力时应根据实际约束情况进行索长调整,在实际应用中不能忽视,并应与数值模拟的结果相比较。该研究为今后类似工程的设计提供参考。     

考虑复合边界条件的中、下承式拱桥吊杆张力计算公式

基于Euler-Bernoulli梁理论,建立考虑吊杆两端拱肋、系杆梁弹性支承和减振垫影响的吊杆张力计算模型,推导中、下承式拱桥吊杆张力计算公式。对于吊杆两端铰支情况,导出以横向振动频率表达的吊杆张力解析式;对于吊杆两端固支情况,运用Newton-Raphson法迭代求解,采用统一函数形式分段拟合得出分别以吊杆前4阶横向振动频率显式表达的吊杆张力计算公式。依据京港澳高速公路郑州黄河二桥现场施工数据对给出的吊杆张力计算公式进行验证。结果表明,运用给出的吊杆张力公式计算得到的结果与实测值相近,误差在4%以内。说明给出计算公式适用于中、下承式拱桥的吊杆张力计算。     

高速铁路桥梁预应力孔道摩阻损失系数测试误差敏感性分析

为更好地指导高速铁路桥预应力混凝土梁预应力孔道摩阻损失系数的测试,在对比分析应变分布法和拉力比法这2种测试方法的预应力孔道摩阻损失系数计算公式的基础上,分别推导这2种方法的预应力孔道摩阻损失测试误差敏感系数计算公式,研究钢束参数对测试误差敏感系数的影响规律,并通过大量实测数据的统计结果验证理论分析结论。研究表明:拉力比法相对简便,适合在工程中推广运用,但其计算精度对测试误差的敏感性较高,并且在钢束角度差和钢绞线长度相同的条件下,孔道偏差系数的计算精度对测试误差的敏感性高于孔道摩擦系数的计算精度对测试误差的敏感性,且钢束角度差越小,钢绞线越短,测试误差的敏感性越大,而钢绞线的长度差对测试误差敏感性的影响不具规律性。为提高用拉力比法测试预应力孔道摩阻损失系数的精度,建议测试过程中钢束的角度差不宜小于3°,钢绞线的长度不宜小于15m。     

初始条件对砂含水率测试精度的影响

采用微波法含水率测定仪在传感器安装角度10°～90°,砂含泥量0. 5%～3. 5%,细度模数2. 2～3. 2以及松散堆积和紧密堆积2种堆积状态下测试了砂的含水率。结果表明:微波法含水率测定仪传感器的安装角度介于30°～60°时测量值相对集中,误差偏小,测试精度高,最佳安装角度为40°～50°;含泥量波动对含水率测试精度影响较小,测试结果均未超出0. 3%的误差限值;砂细度模数在2. 4～2. 8波动对测试精度的影响基本可以忽略,太细或者太粗的砂则难以保证含水率的测试精度;初始含水率越高,砂的堆积状态对测试精度的影响越大。因此,微波法含水率测定仪使用前应选择与现场堆积状态相一致的砂料进行基线校准。     

拱桥吊杆更换施工监控方法研究

一中承式拱桥吊杆更换时,由于桥面系改造会增加恒载从而影响吊杆索力和桥面线形,故需要进行施工监控。施工监控分为吊杆初期更换和二次调索2个阶段:吊杆初期更换阶段,按照影响矩阵法计算出各对吊杆更换时的理论张拉索力,使得更换吊杆处桥面线形达到设计预抛高,并通过实测数据对桥面系刚度进行识别;二次调索阶段,基于桥面系实测刚度、索力及桥面线形按照二次型规划算法进行优化调整。施工监控结果表明采用上述方法桥面线形及索力控制效果良好,满足实际工程需求。     

蒲山系杆拱桥吊杆张拉力的空间计算分析

以蒲山大桥为工程实例,采用有限元软件MIDAS/Civil建立了该下承式钢管混凝土拱桥的空间有限元计算模型,考虑拱桥吊杆在空间上的相互影响,给出了根据吊杆的张拉顺序利用逆序法计算拱桥吊杆第1次张拉时的初始张拉力,用影响矩阵法计算拱桥吊杆第2次、第3次张拉时的张拉力计算方法,得出了拱桥吊杆的初始张拉力按此结果进行吊杆张拉施工,吊杆内力整体上符合设计要求,所得结果可用于指导该拱桥吊杆的张拉施工,并可为同类桥梁的施工提供参考。     

拱桥板式吊杆风致涡振特性及等效静力计算

基于计算流体力学方法,采用流体力学软件FLUENT,建立风致涡振数值模拟模型,并与风洞试验和数值模型进行对比,验证所建立的涡振数值模拟方法可靠性后,以高宽比1∶6的板式吊杆为背景,进行风向、风速、阻尼比和长细比等因素对板式吊杆风致涡振特性影响研究,并通过理论推导和加载试算,提出考虑涡振作用的吊杆等效静力计算式。结果表明:吊杆风致涡振表现为等幅单频运动,最大振幅时的涡振频率与吊杆的弯曲振动频率一致,短边和长边迎风时吊杆的Strouhal数约为0.11和0.12;当吊杆阻尼比减小时,最大涡振振幅明显增大,涡振锁定区间相应扩宽;随着长细比减小,发生涡振的风速会相应增大,但对吊杆涡振的最大振幅无显著影响;在吊杆频率和阻尼比相近时,长边迎风的涡振起振风速和涡振振幅均比短边迎风大。     

飞燕式钢管砼拱桥系杆与吊杆施工分析与控制

102国道跨伊通河大桥为主跨158 m的飞燕式异型钢管混凝土拱桥,结合该桥介绍了钢管混凝土拱桥系杆与吊杆在施工中的关键问题。利用MIDAS软件模拟了主桥系杆施工的张拉过程,模拟中考虑了桩-土的相互作用对结构受力及变形的影响。提出了考虑张拉顺序时吊杆张拉力的计算方法,该方法可以满足各吊杆均匀张拉的原则,并以此确定了桥例的吊杆张拉力。通过比较考虑张拉顺序与未考虑张拉顺序时吊杆张拉长度的分析结果,证明了张拉顺序对吊杆张拉力及张拉长度的确定有较大影响。     

基于概率密度演化理论的尼尔森体系拱桥吊杆应力冲击系数研究

基于概率密度演化理论研究列车动力荷载作用下尼尔森体系拱桥吊杆的应力冲击系数问题.提出基于概率密度演化理论和列车—轨道—桥梁耦合动力学的吊杆随机动应力分析方法.利用数论选点法得到代表性轨道不平顺随机激励样本,基于等效Hertz线性轮轨接触关系建立的列车—轨道—桥梁耦合系统动力学模型.以济青高铁线路某尼尔森体系提篮式拱桥为研究对象,基于概率密度演化方法分析车速和轨道不平顺等级对吊杆动应力均值、标准差和概率密度结果等随机振动特征的影响规律.研究结果表明:尼尔森体系拱桥吊杆动应力标准差和应力冲击系数受轨道随机不平顺激励影响显著,并随着轨道不平顺程度的减小而减小;列车处于桥梁跨中时,概率密度分布范围最宽,峰值最小;吊杆动应力均值受车速影响较小,各车速条件下的动应力标准差和应力冲击系数分布规律不一致;边吊杆处动应力均值最小,动应力标准差和应力冲击系数最大,铁路运营期应保证线路的高平顺性要求.     

基于频率法的平行钢绞线索索力测试研究

斜拉索索力是桥梁施工控制和桥梁受力的重要指标,以光武大桥为工程背景,用频率法进行平行钢绞线斜拉索索力的测试和分析研究。采用有限元方法建立斜拉索模型、HDPE套管模型以及斜拉索-套管整体的接触耦合模型,进行斜拉索结构的动力性能分析,从斜拉索振动频率与索力的对应关系分析可以看出：频率法可用于平行钢绞线斜拉索的索力测试,HDPE套管能够传递和反映内部索体的振动,但必须考虑HDPE套管的影响,根据HDPE套管质量修正斜拉索线密度,提高了斜拉索索力测量和计算的准确度。     

钢筋混凝土拱桥更换吊杆施工过程有限元分析

采用临时吊杆法对钢筋混凝土下承式拱桥吊杆进行更换时,首先将旧吊杆索力转移到四根临时吊杆上,分批割断旧吊杆钢丝,拆除旧吊杆及端部锚头,安装上新型吊杆,再将临时吊杆所承担的荷载分批转移到新吊杆上,锚固新吊杆,完成更换.通过数值方法对临时吊杆法更换吊杆的过程进行了有限元模拟,分析结果表明临时吊杆法不仅能够保证吊杆索力的平稳转移,而且可以保证桥梁内力和线形满足设计要求,是一种安全、高效和经济的吊杆更换方法.     

刚性系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法的适用性研究

针对刚性系杆拱桥的成桥吊杆索力优化问题,在综述常见的几种索力优化方法基础上,结合具体的工程实例,通过比较分析吊杆索力及其相应的系梁、拱肋弯矩,探讨这些方法在确定刚性系杆拱桥成桥吊杆优化索力上的适用性。研究结果表明：刚性支承连续梁法和零位移法不适用于此类系杆拱桥,内力平衡法和刚性吊杆法不适用于本文的工程实例;弯曲能量最小法和弯矩最小法适用于在初步设计阶段确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力;有约束的弯曲能量最小法适用于在施工图设计阶段和施工监控过程中确定此类系杆拱桥的成桥吊杆索力。     

斜拉桥结构模型试验索力测试方法研究

以某实验室独塔斜拉桥试验模型为研究对象,对斜拉桥模型试验的索力测试方法展开研究。开发了一种基于压力环传感器的索力测试系统,基于ANSYS分析平台,按照接触问题对该系统进行了仿真分析。在此基础上,在实验室模型桥上,采用测频法对该系统进行了对比验证。结果表明：该系统操作简单,性能可靠,测试精度较高,在不改变斜拉索刚度的情况下可以实现斜拉桥模型试验中斜拉索索力的实时、长期监测。     

北京市五环路斜拉桥的索力测试和分析

简述频率法测量斜拉桥索力的基本原理及测试方法,并分析影响测量精度的要素.提出了斜拉索等效计算长度的概念,介绍了标定索力动测仪、确定测量时间、计入锚头回缩等一系列减小测量误差的措施,保证了索力的测量结果.     

系杆拱桥吊杆千斤顶张拉力确定方法及其应用

在影响矩阵法的基础上,考虑到先梁后拱施工的系杆拱桥其吊杆采用二次张拉施工,针对吊杆单根、2根或多根分批同步等张拉工艺,推导出吊杆千斤顶张拉力的计算方法和公式。结合工程实例应用给出了具体的算法,对应用中的关键技术问题进行探讨。该文的计算过程和方法可供斜拉桥和系杆拱桥设计和施工监控时采用。