基于监测数据的大位移伸缩缝性能评估

以某斜拉桥大位移伸缩缝的监测数据为对象，从累计位移、温度—位移相关性、异常检测评估等3个方面评估了大位移伸缩缝的服役性能，并提出了定量化评价指标。结论表明，采用1 min平均数据计算的累计位移可反映伸缩缝性能变化，预测剩余寿命；温度与伸缩缝位移线性关系显著，采用有效温度作为代表温度具有清晰物理意义；贝叶斯回归方法可得到各温度下伸缩缝位移概率分布范围，由此可实现异常检测与评估。     

苏通大桥斜拉桥伸缩缝位移的长期监测与分析

以苏通大桥斜拉桥347 d的伸缩缝位移为对象,研究苏通大桥斜拉桥伸缩缝服役性能评价方法.首先提出了伸缩缝位移的概率统计分析方法,在此基础上验证了伸缩缝设计性能.其次,提出了伸缩缝位移与温度的相关性分析方法,在此基础上评价了伸缩缝使用性能.分析结果表明:①苏通大桥斜拉桥的伸缩缝位移可以通过2个正态分布函数的加权和来描述其概率分布,温度年变化作用下伸缩缝的极值位移远小于伸缩缝设计位移;②苏通大桥斜拉桥伸缩缝位移与温度具有良好的线性相关性,并且苏通大桥北端的伸缩缝存在性能退化的可能,需要积累更多的数据进行分析.     

基于长期健康监测数据的斜拉桥伸缩缝性能评估

基于东海大桥长期健康监测数据,采用伸缩缝位移监测数据计算主航道桥桥长变化量,并分析了桥长变化量与环境因素中温度和风荷载之间的关系.分析结果表明:温度是桥长变化量的主要影响因素,风荷载与伸缩缝位移的相关性很弱,其对桥长变化量的影响可以忽略不计.建立起的桥长变化量与结构有效温度之间的线性回归模型可用于检验伸缩缝位移监测值的可信度;建立起的伸缩缝位移累计行程与时间的回归模型能够为伸缩缝的选型、维护及更换提供一定的依据.     

随机车辆荷载作用下大跨径斜拉桥拉索损伤诊断方法

针对分布式布里渊光纤感测技术在斜拉桥结构损伤诊断中的应用问题，提出了随机车辆荷载作用下大跨径斜拉桥拉索损伤诊断方法。首先，以南京长江三桥为工程背景，基于蒙特卡洛方法、车辆荷载模型及泊松过程理论建立了斜拉桥索力及主梁应变的概率模型。其次，通过主梁应变数据在斜拉桥拉索损伤前后分布规律的变化，提出了基于应变样本空间马氏距离的斜拉桥拉索损伤诊断方法。最后，采用ANSYS有限元模拟随机过程，对所提方法进行验证。研究表明：在随机车辆荷载作用下，主梁应变数据服从正态分布；斜拉索发生损伤后，主梁应变数据的分布规律会发生变化；所提方法能够有效判别斜拉桥拉索损伤，可为分布式布里渊光纤感测技术在大跨径桥梁结构健康监测中的应用提供理论方法支持。     

基于结构监测数据的PC连续梁桥实时位移校验系数研究

针对校验系数计算，传统的荷载试验方法需临时封闭交通，限制车辆行驶，难以对桥梁性能进行实时评估。随着桥梁监测技术的快速发展，可实时获取桥梁关键运行参数，为实现桥梁性能的不停车实时评估提供了可能。基于某3跨PC连续梁桥车辆荷载及实时位移监测数据，采用带通滤波、最大值样本概率分析等方法对车载作用与位移响应进行关联分析，并提出实时校验系数计算方法。结果表明：1)以0.001 Hz为分界频率，对实时位移数据进行带通滤波分析，可实现车载及温度作用下位移响应有效分离；2)车载作用下跨中位移最大值概率分布符合极值Ⅰ型分布规律；3)选用跨中位移概率密度分布峰值为特征值计算校验系数，可有效评估桥梁性能。     

非对称独塔斜拉桥受力性能分析

非对称独塔斜拉桥结构新颖,造型独特,在外荷载作用下的变形及受力规律与常规斜拉桥有所差异。非对称独塔斜拉桥通过斜拉索索力的非对称性实现斜拉桥内力的最优分布,因此非对称独塔斜拉桥在设计、施工及运营过程中,对其受力性能的研究很有必要。该文以珲春大桥为主要研究背景,采用Midas/Civil建立了珲春大桥空间有限元模型,分析了非对称独塔斜拉桥的受力特点,通过对索力、弯矩、轴力、位移、应力等指标的分析,得到了珲春大桥主梁及主塔的受力特点,可为类似斜拉桥的设计计算、施工及监控提供参考和验证。     

采用设缝双肢墩的多塔斜拉桥温度效应分析

对于塔梁墩固结的多塔斜拉桥刚构体系,为了适应其主梁因温度引起的纵向变形,并减小桥梁结构温度应力,提出新型设缝双肢墩桥墩形式。建立采用整体墩和设缝双肢墩的两种斜拉桥有限元计算模型,分析比较温度作用下,主梁、索塔的位移及主梁与塔墩应力,结果表明在不同的温度荷载组合下,设缝双肢墩多塔斜拉桥主梁和桥墩的位移及应力状况均优于整体墩斜拉桥。分析结果可给设缝双肢墩斜拉桥设计提供参考。     

三维随机激励作用下斜拉索参数振动的有限元分析

为了解风荷载和车辆荷载作用下斜拉索的位移响应,以某双塔斜拉桥为例,建立斜拉索的有限元模型,采用时域抖振分析和车-桥耦合振动分析方法,得到风荷载和车辆荷载作用下斜拉索的索端位移激励,对斜拉索参数振动进行分析,分别讨论了不同方向索端位移激励下斜拉索的位移响应,并分析了风速及车速的影响。结果表明:风荷载引起的随机位移激励作用下,斜拉索的位移响应随风速的增加逐渐增大,但较正弦激励作用下的响应小;车辆荷载引起的随机位移激励对斜拉索中点的位移响应影响很小;顺桥向的随机位移激励对斜拉索的垂向位移响应影响较大,横桥向的随机位移激励对其影响较小。     

常泰长江大桥风与温度荷载组合效应研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176m公铁合建斜拉桥,活载与运营风、温度组合工况是结构设计控制工况。为准确考虑风与温度荷载组合,设计过程中搜集了桥址处近30年的气象数据,确定了风、温度的特征参数;利用数据样本,建立风与温度联合分布模型,通过数据分析,确定风与温度的联合设计值,换算得到荷载组合系数。针对控制工况开展风与温度组合效应研究,分析是否考虑风与温度组合效应折减对结构设计的影响。结果表明:考虑风与温度组合效应折减,可有效降低结构内力、基础反力和梁端位移的计算值,使计算结果和结构设计更趋合理。     

风荷载作用下斜拉桥悬臂施工力学性能分析

砼斜拉桥在大悬臂施工过程中其变形及结构稳定性难以控制,尤其对于跨海湾的特大桥梁,在极端风荷载作用下更突出。文中以广东水东湾大跨度砼斜拉桥为工程背景,根据其主桥结构特点及当地台风情况确定临时墩设置原则;建立全桥精细化模型,对大悬臂状况下台风作用下边跨临时墩设置前后主梁和索塔的应力及位移进行分析,研究砼主梁及索塔的抗风安全性能。     

随机车流-风联合作用下沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳寿命预测

为了预测沿海大跨度斜拉桥拉索在车流、风和波浪等变幅荷载长期作用下的疲劳寿命，提出了沿海大跨斜拉桥拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下拉索应力谱的计算方法和步骤，并基于线性疲劳累积损伤理论建立了斜拉桥拉索疲劳可靠度的计算框架。首先，根据桥上实测车流数据，建立了随机车流模型，基于桥址处风浪观测数据，运用二维Copula函数建立了桥址处风浪联合概率模型。然后，将生成的随机车流及风浪荷载作为外部激励，基于风-浪-车-桥耦合振动数值模拟平台，实现随机车流、风、浪荷载联合作用下的斜拉索应力谱的计算分析。最后，基于线性疲劳累积损伤理论推导了服役期内斜拉索疲劳可靠度及疲劳寿命预测公式，并以一座沿海大跨斜拉桥为例，结合桥址处的实测车流、风和波浪数据，计算了拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下关键拉索的疲劳寿命。结果表明：车辆荷载主要影响拉索的应力响应均值，风荷载主要影响拉索的应力响应的脉动部分，而波浪荷载对拉索的应力响应影响非常小，可以忽略。此外，在随机车辆、风和波浪荷载共同作用下，拉索的日累积疲劳损伤符合威布尔分布，并且岸侧拉索的中间索疲劳寿命最低，为121年。研究成果可为沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳可靠度分析及疲劳寿命预测研究提供参考。     

大跨度结合梁斜拉桥温度场及温度效应分析

为研究大跨度结合梁斜拉桥的温度场及所产生的效应,以望东长江公路大桥为背景进行分析。基于该桥结构健康监测系统1年的温度监测数据,分析该桥日照温度场分布规律,提出结合梁、桥塔竖向温度梯度以及斜拉索与桥塔、主梁温差的计算模式;采用该计算模式得到的温度荷载,对结构的温度变形效应进行有限元分析;最后通过EMD法提取主梁主跨跨中受温度影响的挠度响应。结果表明:钢主梁的竖向温差较小;斜拉索与桥塔、主梁的温差较大,对主梁挠度温度效应起决定作用;采用空间杆系单元建立的斜拉桥模型在温度荷载作用下的挠度计算值偏保守。     

车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度研究

鉴于我国《公路斜拉桥设计规范》未对部分斜拉桥拉索的允许应力值作具体规定，因此，为定量地研究车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索的疲劳可靠度，在分析斜拉索应力时程的基础上，依据等效疲劳损伤原理，对车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度进行了研究。通过假定结构疲劳寿命服从威布尔分布，推导出了疲劳可靠度公式和疲劳可靠指标β值，得到了运营车辆组成的模型车辆荷载频值谱，并以某部分斜拉桥为实例进行了验证。结果表明，部分斜拉桥设计中，拉索强度允许应力值是合理的，不会对拉索产生疲劳破坏，因此，可供其他桥梁疲劳设计或疲劳损伤验算时参考。     

多塔斜拉桥承受电缆融冰雪温度荷载的数值模拟方法

热力融冰雪技术随着工程应用的进展得到较为广泛的应用,由于其温度场的特殊性和多塔斜拉桥结构的复杂性,关于该温度荷载对多塔斜拉桥力学性能影响的研究还较少。分析实体单元通过施加节点温度来模拟温度场的可行性,研究了约束方式和横隔板对温度荷载作用的影响,由此提出建立混合单元并施加节点温度来模拟温度场的数值模拟方法。最后分析了一座多塔斜拉桥在电缆融冰雪温度荷载作用下的力学性能。     

地震动行波作用下大跨斜拉桥与引桥伸缩缝处碰撞效应研究

以一座典型大跨斜拉桥为研究背景,采用SAP2000Nonlinear有限元程序,考虑地震动行波效应以及主桥-引桥伸缩缝处碰撞效应的影响,建立了桥梁结构三维非线性计算模型,采用非线性动力时程分析法,分析了地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对结构地震响应的影响。研究结果表明,地震动行波作用下大跨斜拉桥主桥—引桥伸缩缝处碰撞效应对引桥结构地震响应的影响较大,与一致激励下主桥-引桥碰撞效应相比,不仅会在伸缩缝处激起更大的撞击力,而且会使得两侧引桥梁端位移、主梁-过渡墩相对位移以及固定墩地震响应显著增大,更易导致引桥桥墩破坏或梁体落梁。     

基于小波包和频响函数随机——模糊统计的斜拉桥损伤识别

针对单一方法损伤识别的缺点,提出了基于频响函数和小波包能量谱的斜拉桥损伤识别指标,结构损伤前后的频响函数作为信号,进行小波包能量谱分析.由于试验中的频响函数存在一定的随机模糊性,对完好状态下的10次频响函数值进行了随机模糊均值处理,得到的频响函数作为基准.独塔斜拉桥模型实验表明,斜拉桥的一处和两处的损伤都可以识别,损伤...     

温度作用下钢桁拱桥活动支座工作性能评估方法研究

为准确判断钢桁拱桥活动支座服役期间的工作性能,对温度作用下活动支座工作性能评估方法进行研究。以某铁路钢桁拱桥为背景,分析梁体局部温度与支座纵向位移相关性的差异,推导钢桁梁支座纵向位移与温度梯度的关系式;分析支座摩阻力对支座纵向位移的影响,运用间隙迟滞非线性系统建立温致支座纵向位移滞回模型,进而提出用于评估活动支座工作性能的指标——间隙迟滞系统的参数C。采用现场监测数据对评估指标的可靠性进行验证。结果表明：评估指标(参数C)能够反映支座摩阻力的大小和支座纵向位移迟滞特性的强弱,C值增大,活动支座工作性能劣化,可以通过长期数据的积累实现活动支座性能劣化情况的识别。     

新型填充式桥梁伸缩缝改性沥青混合料路用性能试验

桥梁伸缩缝受桥梁整体结构挤压、车辆荷载及温度荷载的反复综合作用,易产生局部沉陷、拥包及界面开裂等病害,属于桥梁构造的薄弱部位。为提高桥梁伸缩缝的路用性能,本研究选用一种新型改性沥青桥梁伸缩缝专用沥青混合料,测试并分析其高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性、疲劳性能、拉伸性能、黏结性能等路用性能,对比分析了不同试验温度条件下性能的变化规律。结果表明:该新型桥梁伸缩缝专用沥青混合料具有良好的路用性能,尤其其抗拉强度、黏结强度及线收缩系数等性能优异,能够满足桥梁伸缩缝反复伸缩的变形要求。研究成果为改性沥青桥梁伸缩缝材料的设计和施工提供了的试验支撑。     

基于健康监测的大跨径桥梁车辆荷载效应分析

健康监测系统记录了大跨径桥梁在各类荷载作用下的响应特性,可以用于桥梁运营荷载的评定及结构性能评估。本文依托某斜拉桥健康监测位移数据,首先基于动力测试结果对桥梁有限元模型进行了修正,获得了规范车辆荷载作用下的位移响应,这是桥梁性能评估的基础参考;其次分别采用移动平均法和平滑窗口法分析了车辆荷载作用下的位移响应分量;最后,基于车辆荷载效应通过构建极值模型外推了不同评估周期内位移响应极值。研究表明该桥梁在超过10年评估周期就会出现外推位移极值超过规范计算水平,存在一定的风险,届时需要加强过桥车辆管理及桥梁状态监测。     

基于混合算法的大跨度斜拉桥可靠度评估

为研究大跨度顸应力混凝土(PC)斜拉桥的可靠度评估问题,提出了适用于大跨度PC斜拉桥这类复杂结构可靠性分析的混合算法.该方法综合运用了有限元分析(FEA)、径向基函数(RBF)神经网络、遗传算法(GA)和Monte Carlo重要抽样(MCIS)方法,并对算法中的关键步骤(RBF神经网络的初始样本点设计方法、MCIS的抽样中心点位置等)进行了改进,使结构分析模块与可靠度计算模块智能结合.利用数值算例的可靠度分析对该算法的有效性进行了验证.最后,以一座主跨为420 m的双塔PC斜拉桥为工程背景,进行了正常使用极限状态下的可靠度分析.参数分析表明:在汽车荷载作用下,该斜拉桥的主梁跨中位移超限失效概率比最长斜拉索强度失效概率高;汽车荷载的均值和标准差是影响斜拉桥可靠度的重要因素;随着汽车荷载均值系数的增大,主梁跨中位移超限失效的可靠指标下降的趋势较为显著.