大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力监测和参数识别研究

研究了基于弦振动理论应用频率法进行大跨度系杆拱桥柔性吊杆张力测试的基本方法,尤其是对影响频率法测定吊杆张力精度的若干参数,如吊杆的边界条件、减振阻尼器及有效计算长度等进行了较理想的识别。文中推导了张力测试的实用公式,并通过现场张力标定,对上述若干参数进行有效识别,提高了张力测试精度并减少了识别工作量。实测结果表明,根据文中提供的参数识别方法进行参数识别后所得到的吊杆张力计算值大部分具有较高的监测精度,可以满足施工和运营期间监测吊杆张力的需要。     

系杆拱桥的快速测试与评估

系杆拱桥的主要受力构件中,吊杆的安全与否是影响桥梁运营质量的关键因素。文章通过快速检测该类桥梁的吊杆的第一、二阶频率,吊杆的计算长度,并结合相应的索力测试公式计算吊杆张力,进而推断桥梁结构是否存在安全隐患,通过对吴中区尹山大桥辅助加强吊杆的实例测试与监测,表明该方法实用可行,可供同行参考。     

下承式系杆拱桥结构体系内力分布优化分析

为改善下承式系杆拱桥结构体系受力性能,提高设计效率,采用有限元法对下承式系杆拱桥进行力学数值分析,在不改变结构构造参数的前提下,通过研究吊杆、系杆张力和拱轴线形状对下承式系杆拱桥内力分布的影响,构建下承式系杆拱桥内力分布优化分析方法。研究结果表明:以拱肋、吊杆和系杆组成的结构体系应变能最小为目标,采用无约束优化算法可对吊杆和系杆张力进行优化;以拱肋截面偏心距最小为目标,采用三次样条插值函数进行拱轴线拟合,能快速得到与吊杆和系杆张力优化值对应的拱轴线;合适的吊杆、系杆张力和拱轴线形状,可以优化下承式系杆拱桥结构体系内力分布,提升下承式系杆拱桥结构体系安全性。     

频率法吊杆索力测量计算方法研究

系杆拱桥中吊杆索长均较短,对于短索索力的计算存在相当的难度。对某系杆拱桥吊杆索力基于频率法测试时采用的几种计算模型进行比较分析,同时分析吊杆长细比对模型计算精度的影响规律,得出与吊杆长细比相对应的索力计算模型,可满足工程精度要求。     

吊杆拱桥的吊杆检测试验与评定

吊杆拱桥因其优美线形及良好的地形适应性而广泛修建,但由于其吊杆的易腐等蚀病害使得吊杆成为该类桥梁的显著薄弱环节,并已有数座桥梁因此而垮塌。在此以德阳市旌湖大桥为例,详细介绍其主桥吊杆检测与吊杆力测试分析结果。经过检测发现该桥吊杆下锚杯均有积水,下锚头钢丝锈蚀。数根吊杆保护层有破损,且吊杆大多有保护层鼓包等病害。打开部分吊杆表明吊杆发生严重锈蚀,单根钢丝锈坑最大达2.2mm。恒载吊杆力测试表明吊索力与理论值及以前测试结果有一定的偏差。检测综合评定建议换吊杆。最终该桥进行了吊杆更换。     

九江桥三大拱吊杆抑制涡振的新型TMD

介绍了九江桥三大拱吊杆的特点、实桥涡振的测试结果与分析、吊杆抑制涡振方案的研究与室内试验情况，以及ＴＭＤ在实桥吊杆上的实际应用情况。     

考虑边界影响的在役短钢索张力测试研究

频率法是在役钢索张力测试的最常用方法之一,但这种方法获得的短索张力测试精度并不理想。为了让频率法能够精确地测试含复杂约束边界的短索张力,利用有限元模型和遗传算法提出根据减振装置间长度的张力测试方法,从任意多阶频率结果实测张力,实现复杂边界的短索张力测试目的。通过一组长度3～5m拱桥短吊杆理论数据的模拟,验证了该方法的张力识别精度,且基本不受输入频率的阶次影响。最后,通过对一座在役中承式拱桥吊杆进行现场测试,验证了该方法的张力测试精度以及实用性。     

某中承式混凝土系杆拱桥坍塌原因分析与研究

通过分析一座坍塌的中承式混凝土系杆拱桥的受力体系,并在对其各主要构件进行现场检查后,表明该拱桥吊杆系统的失效是导致该桥整体失效的首要内在原因。接着,研究了致使吊杆系统失效的各因素并阐述对吊杆检测的相关方法,提出了该类型拱桥设计、检查及养护的重点。     

湛河提篮式拱桥施工控制研究

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,根据该提篮式拱桥的结构特点和施工方案,制定出桥梁的施工控制方案,并运用于该桥施工监控实践中。桥梁施工监控结果表明:各施工阶段桥面系应力实测值与计算值基本吻合,桥梁在施工阶段安全可靠;系杆梁与拱肋在吊杆张拉前后的标高变化与理论控制值吻合较好,桥梁线形控制较好;通过吊杆张力测定,全桥吊杆张力分布较为均匀且与理论值基本吻合。     

桥梁损伤识别数值仿真及试验研究

以内蒙古赤峰市银河大桥为例进行研究,该桥于2000年竣工,2001年8月该桥正式投入运行,2001年12月13日早晨,一空载货车撞上ZN-54W吊杆(主拱桥由西向东第8号吊杆),造成吊杆下部保护套严重损伤,为大桥安全考虑,赤峰市松山区政府提出对该桥进行测试。本文采用有限元法、模态分析及损伤识别理论对该桥进行了全面系统的结构损伤识别数值仿真研究,并与试验结果进行比较。由于中承式拱桥的主要受力构件是拱肋及吊杆,所以本文分别分析了拱肋L/2截面、L/4截面及被撞的8号吊杆不同损伤程度下的动力特性,得出结构整体动力特性的变化规律,并通过动力特性变化规律及应变模态实现了对拱肋的损伤识别;通过动力特性变化规律及曲率模态实现了对吊杆的损伤识别。     

某钢管混凝土系杆拱桥吊杆断裂影响分析

为提高钢管混凝土系杆拱桥的结构安全性,给桥梁加固提供依据,以某三跨下承式钢筋混凝土系杆拱桥为背景,采用有限元法建模,通过模拟某系杆拱桥单根吊杆或2根吊杆突然断裂情况,分析桥梁的内力和变形状态。结果表明:刚性拱刚性系梁结构,整体刚度大,单根或2根吊杆断裂,结构整体性没有遭到破坏;吊杆一般不会发生连锁断裂;系梁一般不会发生裂缝迅速开展等事故,但会产生局部裂缝或引起既有裂缝的延伸;内力变化端横梁大于中横梁;单根或2根吊杆失效对全桥的变形影响不大;跨中和1/4跨附近处的吊杆是养护重点。     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆布置形式对结构稳定与动力性能的影响

钢管混凝土系杆拱桥通过吊杆将桥道系和拱肋联成整体,共同承受荷载。吊杆的布置形式对结构力学性能有较大的影响。对一座钢管混凝土系杆拱桥进行计算分析,比较了直吊杆和3种斜吊杆布置形式下结构的稳定与动力性能。结果表明,采用斜吊杆可提高系杆拱桥面内刚度,减少地震作用下面内位移。     

基于定期监测钢筋混凝土箱型系杆拱桥索力分析研究

以某钢筋混凝土箱型系杆拱桥为工程背景,在系杆和吊杆锚固端安装索力测试传感器,定期对其系杆和吊杆索力进行监测,通过对比分析索力变化趋势,并对其病害进行了跟踪监测,结果表明大桥在运营期间吊杆和系杆索力正常,但需要对结构性病害及时进行维修和保养。     

城市钢管混凝土系杆拱桥的荷载试验

以一座钢管混凝土系杆拱桥的荷载试验为依托,在对该桥进行理论分析的基础上,探讨了该桥与常规拱桥的区别,研究了该桥静动载试验的测试断面、测点布设、吊杆力的测试,并将试验结果和理论计算值进行对比分析。结果表明该桥承载能力满足要求,整体工作性能良好,其研究方法和成果可供相关技术人员参考。     

钢管混凝土拱梁组合桥设计安全性研究

以一座钢管混凝土拱梁组合桥为背景工程,基于荷载试验建立基准有限元模型,对钢管混凝土拱肋与吊杆等构件设计安全性开展分析。研究结果表明:荷载试验各工况下,结构响应测试值均小于理论计算值,拱梁组合桥具备足够承载力承受运营荷载作用;2本不同规范下钢管混凝土拱肋整体截面承载力存在差异,GB国标计算安全度大于JTG行标;在2根吊杆连续断裂情况下,拱梁组合桥依然保持安全性,其中以跨中同侧2根长吊杆连续断裂最为不利。     

梁拱组合体系桥吊杆张拉控制

梁拱组合体系桥充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用,结构受力较为复杂,为使成桥内力及线性符合设计要求,吊杆张拉控制非常重要。为避免多次张拉,利用有限元计算软件MIDAS CIVIL建立全桥施工阶段模型,据现场实测不断对理论模型进行修正。假定吊杆初张力及张拉顺序,进行正装迭代分析,比选吊杆张拉最佳方案。在吊杆张拉过程中利用频率法测量吊杆索力变化,对主梁及拱肋应力应变、主梁及拱肋变形进行同步监测。实践证明,根据优化方案进行吊杆张拉,可以满足拱肋、主梁受力及线性要求,成桥后索力与设计索力在误差允许范围之内,避免了吊杆多次张拉调整。     

基于静载试验标定拱桥吊杆索力计算长度研究

采用振动法测试吊杆索力,计算长度取值对计算结果影响较大。一般的桥梁检测中经常按经验取值,存在随意性,有误判的可能。本文利用振动法计算吊杆索力的常用公式,反推出吊杆索力计算长度的标定公式,然后针对吊杆索力进行静载试验,测试吊杆加载前后的频率及吊杆长度,再根据吊杆长度的变化量计算出吊杆索力增量,并根据该增量与频率的关系,计算出吊杆索力的计算长度,最后代回到吊杆索力的计算公式,计算出吊杆在恒载作用下索力。虽然该方法得出的计算长度也受测试条件和精度的影响,但其原理简单、技术要求难度不高,并且可以一桥一标定,能较好地反映吊杆的实际情况,实例表明,对新建桥梁测试吻合度较好,也可推广应用于旧桥吊杆索力的检测计算。     

宁波庆丰桥静、动载试验研究

宁波庆丰桥为主跨280 m的钢—混凝土混合梁自锚式悬索桥,为判断该桥实际承载能力、评价其在设计使用荷载下的工作性能,预测桥梁运营状况,为桥梁维修、管理提供技术依据,对该桥实施静、动载试验,测试并分析各静载工况下的主梁挠度、桥塔塔顶变位、吊杆索力增量、主缆索股张力增量、主梁与桥塔的截面应力,以及在动载试验中测试桥跨结构的自振特性,并进行行车激振试验,分析桥跨结构在行车激励作用下的冲击作用.结果表明,桥跨结构受力合理,具有良好的刚度和强度,动力特性良好,满足设计要求.     

温差对系杆拱桥吊杆索力的影响

系杆拱桥是内部高次超静定结构,在成桥之后受温差作用结构会产生温度内力和位移,从而对吊杆索力产生影响。针对该影响,以某系杆拱桥为实例,建立Midas/Civil有限元空间模型,分析温差作用对吊杆索力的影响规律。结果表明:温差作用对吊杆索力影响显著,短吊杆比长吊杆所受影响相对小些。升温时索力增大,降温时索力减小;升温30℃时吊杆索力最大增量为59%;降温45℃时吊杆索力最大缩量为88.51%。在系杆拱桥吊杆设计和张拉时,应充分考虑温差影响,使吊杆处于合理的受力范围内,提高吊杆的使用寿命。     

基于响应面法的系杆拱桥吊杆初内力优化

为精确优化系杆拱桥的吊杆内力,提出基于响应面法的系杆拱桥吊杆内力优化方法,优化过程包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和内力优化。以一跨72m系杆拱桥为例,选取各个吊杆初始内力作为自变量,系梁、拱肋的关键截面弯矩以及系梁关键截面位移和结构应变能作为因变量;采用Box-Behnken试验设计方法进行样本点试验设计,采用显式响应面函数拟合结构静力响应值与吊杆内力间复杂的隐式关系。确定目标函数和多约束条件,采用优化软件对多约束条件下的吊杆内力进行优化分析,给出了成桥在多约束条件下的吊杆最优初内力。研究结果表明：该方法可以很好地对系杆拱桥吊杆初内力进行优化,为系杆拱桥的设计和施工控制提供指导。