兰州中山桥5跨简支钢桁梁整体提升关键技术

兰州中山桥为1909年建成的5跨简支铆接钢桁梁桥,属于全国重点文物保护建筑.为满足现有规范对桥梁的正常使用要求并综合考虑文物保护的要求,决定将该桥提升1.2m.结合改造前对该桥工程状况的评估制定提升基本原则,并进行桥梁提升方案比选,最终决定采用计算机同步控制提升技术及合点提升技术对钢桁梁进行整体提升.采用MIDAS Civil建立5跨钢桁梁整体模型及桥墩(台)提升支架模型,进行提升安全评价,计算结果表明:提升结构满足使用要求.提升系统由提升支架、吊点构造、提升设备及辅助设施组成.采用具有自回复力的12束柔性钢绞线对钢桁梁进行整体同步提升,提升按60级进行,每级20 mm,采用限位装置及支撑钢垫盒进行实时限位保护,对提升的稳定性和同步性进行控制,实现每级提升高差控制在2 mm以内.     

外白渡桥工作状态模拟与使用安全评估

在对桥梁档案进行详细调查基础上,初步建立了外白渡桥工作模型,进而与1991年、2000年的实测结果进行对比来校正工作模型,最终建立了反映实际受力性能的三维力学模型。在实桥工作状态模拟的基础上,联合应用传统疲劳分析和工程断裂力学计算该桥剩余寿命,并给出确保外白渡桥使用安全的检测间隔和维修策略。     

后驱动桥桥壳剩余疲劳寿命预测

剩余疲劳寿命的预测方法研究对再制造的发展有很大的意义,再制造的对象其剩余寿命是否足够满足下一个生命周期需求,是再制造面临的重要技术难题,也是进行再制造加工前需要解决的问题,如果对使用后的零件不经寿命预测而轻易报废,就会造成巨大浪费;不经过寿命预测而将已无剩余疲劳寿命的零件再装机使用,会存在安全隐患。目前剩余疲劳寿命的预测计算过程较为复杂,与产品实际疲劳寿命存在偏差,实际操作性不强,本文提出基于后驱动台架试验、道路试验的桥壳剩余疲劳寿命预测方法。     

赣江大桥公路桥病害检测与安全评估

首先对赣江大桥公路桥进行病害调查,评定全桥各部位损伤状态。根据评定结果,再对材料退化、结构损伤与受力性能进行实桥测试。应用断裂力学方法,采用观测和超声波探测方法确定初始裂纹尺寸,通过裂纹扩展模拟得出临界杆件的剩余寿命。综合实测数据与理论分析,评估该桥使用安全性和剩余寿命,并建议维护加固措施。     

在役公路钢桥剩余疲劳寿命评估方法研究

从在役公路钢桥剩余疲劳寿命研究的必要性出发,对公路钢桥的剩余疲劳寿命的现状进行阐述,结合钢桥疲劳强度的计算方法,总结了目前对于在役公路钢桥剩余疲劳寿命的评估方法,结合相关研究者的研究内容提出了钢桥剩余疲劳寿命系统的建立一般流程,并且详细介绍评估钢桥剩余疲劳寿命时建立模型相关细节,旨在给与在役公路钢桥的剩余疲劳寿命相关的研究者以及相关施工、设计、养护人员提供参考。     

超声波探测技术在老钢桥使用安全评定中的应用

为确保老钢桥的安全使用，合理延长其使用寿命，优化维护管理策略，应对老钢桥剩余寿命与使用安全进行评估。应用疲劳断裂力学确定老钢桥的剩余寿命与使用安全时，首先要确定初始裂纹尺寸，超声波探测技术可以实现裂纹的准确与快速探测。介绍超声波探测技术的实际应用。     

老龄桁架桥的检测评估方法

由于现有规范采用的钢桁架桥的检测与评估方法无法满足结构承载力与剩余寿命评估的需要,结合上海市外白渡桥研究一种适用于老龄钢桁架桥的检测与评估方法。首先依据交通调查资料,采用Monte-Carlo法建立交通荷载模型,得出结构的最大内力与疲劳应力谱;然后切取实桥锈蚀构件进行试验,分析锈蚀对结构承载力的影响规律,根据量化的锈蚀程度检测结果计算构件的剩余承载力;最后采用基于断裂力学理论的损伤容限计算方法分析桥梁的剩余使用寿命。对外白渡桥的分析结果表明:该桥有40根杆件、4个节点板的承载力及8个构件的剩余寿命无法满足继续使用的要求。     

南京长江大桥铁路层车致振动对公路层维修改造的影响分析

南京长江大桥于1968年建成通车，经过近50年的铁路（约400列次·d^-1）、公路（高峰期约10万veh·d^-1）运营，公路正桥桥面系破损严重、屡修屡坏，亟需进行全方位性能提升。其中，列车频繁通过所致高频强扰动带来的结构安全是该维修改造的关键技术难题；通过车-桥耦合振动分析得到南京长江大桥维修改造前、中、后各阶段列车动载作用下的结构响应，从振动分析角度评估其维修改造时的结构动力安全。首先，建立不同改造阶段南京长江大桥精细化有限元模型，并验证其动力模拟的准确性；进而基于车-桥耦合空间振动理论，借助MATLAB与ANSYS平台编制南京长江大桥维修改造车致振动分析程序，同时基于既有文献算例完成其分析准确性验证；最后利用该程序得到公路层不同改造阶段列车驶过铁路层时主梁结构振动位移、加速度与应力时程，并计算关键节点的疲劳损伤与剩余寿命。研究结果表明：南京长江大桥改造中，列车过桥结构动载响应与改造前后振动响应规律相同，但改造后其位移量降低，新安装正交异性钢桥面板的轻质高强特性会改善全桥动力行为；旧桥面系拆除与新桥面系安装过程中，列车通行并不会影响其维修改造的结构安全；改造后其动载下疲劳损伤值不大，理论剩余寿命很长，均远超其服役年限。     

老龄钢桥工作状态模拟与疲劳寿命

为评估老龄钢桥的剩余寿命与使用安全，首先要建立能够精确模拟桥梁目前使用状态的工作模型，以准确计算桥梁中疲劳细节应力。在对桥梁所承受的交通荷载进行调查统计分析的基础上，建立能代表真实运营状况的车辆交通荷载谱，以模拟结构所承受的荷载历程。以上海市浙江路桥为例介绍老龄钢桥工作状态模拟、荷载谱模拟与疲劳寿命评估的基本方法。     

拱桥吊杆涡激风振疲劳寿命评估

为便于桥梁运营管理单位开展桥梁维护与检修,对易于发生涡激风振的圆形截面刚性吊杆的可承受应力循环次数进行估算,以明确吊杆的合理使用年限。借助经典涡振起振临界风速、涡激力计算模型及钢结构疲劳寿命计算理论,对某钢管混凝土拱桥的所有圆形吊杆的动力特性、内力及对应的涡振风速范围进行计算,并结合桥梁所在地风速分布统计数据,对该桥吊杆的涡振疲劳寿命进行评估。研究结果表明,该桥吊杆的疲劳寿命在当地风速条件下满足使用要求,计算过程可为同类桥梁吊杆涡振疲劳寿命评估提供参考。     

基于实测应变监测的斜拉桥钢桥面板加固性能评估

为分析超高性能混凝土(UHPC)加固后的钢桥面板长期性能,为桥梁后期运营维护提供理论支撑,以某长江公路大桥为背景进行研究.该桥采用UHPC和ERE铺装2种桥面加固方案,在顶板与U肋焊接细节、U肋对接焊接细节处布置应变测点,结合实桥应变监测数据,并基于S～N曲线与Miner线性疲劳累积损伤理论,对加固后的钢桥面板剩余疲劳...     

铁路钢板梁桥疲劳及剩余寿命分析

在列车荷载作用下,铁路钢板梁桥的腹板间隙处因面外变形容易产生疲劳裂纹,影响桥梁使用安全与剩余疲劳寿命。对某铁路钢板梁桥采用ANSYS进行全桥仿真模拟,通过计算模型计算出关键部位在列车荷载下的应力历程,并与实测结果进行对比分析;并利用S~N曲线、线性累积损伤理论对各个测点的疲劳寿命进行评估。计算和分析结果表明,腹板间隙处在较低应力幅状态下仍会出现疲劳裂纹。因此,建议缩短桥梁的检测年限,并且认为设置止裂孔的维修方法不能有效地阻止面外变形疲劳裂纹的继续扩展;大部分测点的疲劳寿命趋于无限寿命,有个别测点的剩余疲劳寿命只有50年。     

基于整车动力学仿真的后桥壳疲劳寿命分析与改进

针对某越野车在改型过程中后桥壳在台架疲劳试验时出现局部开裂的情况,应用ADAMS/Car建立了整车动力学模型,进行动力学仿真,得出危险工况冲击载荷下桥壳的受力情况.采用ANSYS Workbench对桥壳进行了疲劳寿命计算,结果与试验吻合.分析其存在的不足,并提出了改进方案.对改进后的桥壳再次进行疲劳计算,满足设计要求,试制后进行台架试验,寿命达到国家标准要求.     

基于断裂力学的老龄钢桥剩余寿命与使用安全评估

提出了基于断裂力学评估老龄铆接钢桥剩余寿命与使用安全的基本方法。根据铆接构件的疲劳破坏特征,建立了铆接钢桥简化断裂分析模型。鉴于简化断裂分析模型的不足,建立了铆接构件断裂分析模型,该模型可合理计入铆接构造、钉载等对疲劳裂纹扩展的影响。运用板壳断裂力学有限元程序,经计算回归得到了铆接构件断裂分析模型的几何修正因子公式。按铆接构件简化断裂力学模型和构件断裂力学模型,计算了浙江路桥主要杆件的剩余寿命,结果表明:按后者计算的剩余寿命均比前者降低约35%,可见钉载、钉孔应力集中等的影响是显著的。为保证正常使用功能,简化断裂分析模型和构件断裂分析模型的超声波探测间隔分别为4、2 a;若按保证主桁结构承载安全,则探测间隔已超过100 a,这样的探测间隔在一般情况下已无须考虑。     

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。     

现役桥梁结构性能评估及全寿命维护加固决策

针对我国现役桥梁结构性能评估和维护加固研究现状,提出了基于不确定性参数评估桥梁结构安全性能和基于全寿命造价对现役桥梁结构维护加固进行决策等的理念,在此基础上建立了现役桥梁结构安全评估、维护加固决策管理系统,以用更合理的桥梁结构安全性能评估系统和全寿命造价思想指导桥梁后期维护加固决策.     

汽车变速器同步器磨损寿命的预测及评价

为准确考核及评价汽车变速器同步器磨损寿命,根据同步器的磨损特征,结合道路使用试验、换挡载荷谱的采集与处理以及疲劳磨损理论模型,建立了同步器磨损寿命预测的计算模型和评价方法。利用所建立的模型和评价方法,通过台架试验对某微型车AMT同步器磨损寿命进行了考核及评价。结果表明,所建立的同步器磨损寿命预测模型可准确预测和评价同步器磨损寿命,与实际磨损量的最大误差在15%以内。     

江阴长江大桥钢箱梁疲劳应力特征分析

为准确评估钢桥结构的疲劳损伤状态和剩余疲劳寿命,以江阴长江大桥为背景,对该桥钢箱梁疲劳裂纹产生位置进行连续疲劳应变监测,获取应变时程数据,结合雨流计数法技术建立日疲劳应力谱;分析应力幅~循环次数分布规律;研究累积损伤度分布特征,建立损伤度分布模型,计算不同车道构造细节疲劳损伤度和剩余寿命。研究结果表明:钢箱梁顶板测点、U肋与横隔板焊接末端处、弧形缺口有效截面最小处均以压应力为主,U肋以拉应力为主;应力幅累积循环次数分布服从Weibull函数分布;疲劳累积损伤度分布服从Boltzman函数分布,顶板与U肋连接处U肋腹板沿横桥向慢车道疲劳损伤较快车道损伤大,下游车道较上游车道损伤大,其中下游慢车道U肋腹板细节疲劳损伤最大。     

焊接式索夹疲劳寿命分析方法及评价

针对焊接式索夹在新田长江大桥中应用的实际情况,通过数值计算分析焊接式索夹的疲劳性能并对焊接式索夹的疲劳寿命做出评价。首先建立新田长江大桥的有限元模型,分析该桥在恒载和疲劳荷载下的静力特性。然后分析焊接式索夹的几何构造并建立焊接式索夹的数值模型,利用子模型技术分析该索夹在不同荷载下的力学特性。最后,根据相关规范比较适用于新田长江大桥焊接式索夹焊缝的疲劳试验数据,通过经验公式与FE-SAFE计算出焊接式索夹焊缝的疲劳寿命。研究结果表明：数值计算和经验公式计算结果较为接近,该索夹的对数疲劳寿命约为10。新田长江大桥焊接式索夹在设计使用年限内不会发生疲劳破坏。     

上海市外白渡桥剩余寿命与使用安全

以外白渡桥为例，详细介绍了一套综合传统疲劳分析和断裂力学的混合方法，并用以计算老钢桁梁桥剩余寿命。通过分析疲劳损伤累积可以得出各杆使用系数，以此可以确定各杆的检修优先级。在应用断裂力学时，采用了观测和超声波探测方法确定初始裂纹尺寸。通过裂纹扩展模拟，得出临界杆件剩余寿命。根据计算结果确定了该桥的检测间隔和维修对策。