基于GPS的润扬大桥悬索桥位移监测与分析

介绍润扬大桥结构健康监测系统中的GPS子系统,对系统采集的大量数据进行了分析,研究了悬索桥在台风、温度、特殊车辆荷载作用下位移变化情况。研究结果表明:台风作用下桥面横向和竖向位移以跨中最大;温度对竖向以及顺桥向的位移有较大影响;正常运营状态下以及重车过桥时,桥面变形远小于设计荷载作用下的变形,结构具有较大的安全储备。     

GPS RTK技术在虎门大桥运营安全监测中的应用

介绍了全球定位系统 (GPS)载波相位实时动态差分技术 (RTK)在虎门大桥运营安全动态监测中的应用。该系统实时动态记录了悬索桥在温度变化、风荷载、随机车辆荷载激励下的三维位移变化 ,并进行长期的数据积累和分析 ,获得在这些荷载激励下的振动频谱 ,这些数据对研究悬索桥的安全特性规律有着重要的作用     

附加自锚式悬索桥法加固连续箱梁桥效果分析

针对大跨度预应力连续箱梁桥在使用过程中,由于主梁开裂和下挠等病害所造成的桥梁承载力严重不足问题,提出了一种附加自锚式悬索桥法加固方式。该方法的加固结构由桥塔、主缆、吊杆和组合型钢组成,加固时通过改变桥梁的受力状态达到加固效果。以某严重开裂的(72+120+72)m连续梁桥为背景,采用附加自锚式悬索桥法加固该桥,通过有限元计算,考虑不同荷载组合、预应力损失、超载等因素的影响,对比分析了加固前后桥梁结构的力学特性。研究表明:附加自锚式悬索桥法能有效控制主梁的内力与挠度,并抑制主梁裂缝的发展;但在超载作用下主梁中支点截面上缘主拉应力超限,在桥梁使用过程中车辆超载对其损伤的影响应予以重视。     

大跨度铁路悬索桥纵向位移特征及纵向支承要求

为研究大跨度铁路悬索桥合理的纵向支承体系,从理论上分析大跨度悬索桥的刚度特性及大跨度铁路悬索桥的纵向位移特征,并以某主跨1 060m上承式钢桁梁铁路悬索桥为例,分析大跨度铁路悬索桥在列车荷载作用下的梁端纵向位移特征,研究不同纵向支承体系对悬索桥加劲梁梁端纵向位移及速度的影响,最后给出大跨度铁路悬索桥纵向支承设计的要求。结果表明:竖向荷载作用下,结构产生显著纵向位移,是悬索桥的基本结构特征;竖向荷载作用在悬索桥加劲梁上不同位置时,加劲梁梁端纵向位移差别大;铁路列车作为快速移动荷载,具有规则、连续的特征,从而导致铁路悬索桥梁端频繁快速活动,此为梁端伸缩装置、支座、吊索耐久性的控制性因素。     

海岸独塔自锚式悬索桥内力分析

为了掌握运营状态下海岸独塔自锚式悬索桥的力学性能,本文以烟台夹河大桥(桥跨布置为115m+115m的钢-混组合结构独塔自锚式悬索桥)为背景,基于Midas/Civil有限元分析软件,进行了活载、温度、风荷载等主要荷载及其组合作用下大桥结构力学性能分析和动力特征分析。分析表明:(1)活载对缆索系统内力和位移影响最大,温度作用影响较小,纵向风荷载和其余荷载影响都很小。(2)活载作用下主梁竖向位移正负值之和为桥梁跨径的1/350,本桥纵梁竖向刚度相对较柔。(3)结合静动力分析可知,主梁纵向位移较大。应该必须采取必要措施限制主梁在制动力、纵向风或地震作用下的纵向位移,保证正常使用的舒适性和安全性。     

移动荷载作用下特大悬索桥的行车舒适性

为研究移动荷载作用下特大悬索桥的动力响应和行车舒适性问题,用正交异性矩形板单元弯曲形函数的6次Hermitian插值函数,通过Matlab编程把车辆移动过桥时的荷载转换成加劲梁各节点的荷载时程,用通用有限元程序ANSYS,对移动荷载作用下特大悬索桥动态响应进行了时程分析,给出了悬索桥在不同荷载作用下的数值分析结果。实例分析表明,该方法具有很好的适用性和很高的精度,加劲梁最大位移响应位于桥梁中跨的跨中位置,发生在移动荷载通过桥梁跨中位置前后。最后,通过对某悬索桥动力响应的时程结果进行小波变换,研究了该悬索桥的行车舒适性。     

基于自动化监测系统的某大跨度悬索桥维修加固分析评价研究

在对某大跨度悬索桥进行维修加固期间,采用自动化监测系统对大桥钢箱梁加固前、中、后等全过程环境荷载和结构响应情况进行持续伴随监测,掌握桥梁加固全过程监测数据变化情况,并对加固前后的梁端纵向位移、主梁挠度、塔顶偏位和桥梁动力特性等特征参数进行对比分析,从桥梁整体刚度、振动特性等方面评价大跨度悬索桥加固后的结构状态。结果表明,钢箱梁维修加固对大桥梁端位移和主梁挠度位移幅度和振动频率无影响,加固后索塔偏斜符合索塔变位规律,各阶频率未发生较大变化,本次钢箱梁维修加固未影响大桥整体结构特性。     

独塔自锚式悬索桥动力特性参数灵敏度分析研究

自锚式悬索桥以其优美的造型、良好的跨越能力、对桥址条件适用性强等优点,被广泛的应用于城市桥梁中。自锚式悬索桥的结构设计参数对其动力特性影响显著。为明晰其结构设计参数对自锚式悬索桥动力特性(振型、频率等)的参数影响规律,以某典型的独塔自锚式悬索桥为研究背景,基于有限元软件MIDAS Civil建立全桥空间有限元模型,采用子空间迭代法进行动力分析计算,研究了边跨长度比,恒载比率,主梁、主缆及吊索刚度等参数的变化对自锚式悬索桥基本动力特性的影响规律。结果表明:自锚式悬索桥整桥振型排列较合理,频谱分布密集;边跨比对独塔自锚式悬索桥主梁竖弯振型频率和主缆横弯振型频率影响显著;恒载比率对独塔自锚式悬索桥各阶模态振型频率影响显著,其中主缆一阶侧弯和主梁的一阶竖弯振型受恒载比率影响最为显著;主缆抗拉刚度的变化对主缆侧移振型频率,以及主梁竖弯振型频率影响较为显著,主缆抗拉刚度的增加有利于提高结构的整体刚度,可以一定程度上减小主缆水平拉力对主梁刚度的影响;吊索抗拉刚度对结构振型频率的影响基本可以忽略;自锚式悬索桥的竖向弯曲振型受主梁的抗弯刚度影响较大,主缆振动频率受主梁抗弯刚度影响较大,但当主梁抗弯刚度达到一定数值后,其对主缆频率影响减小。     

地锚式悬索桥主索鞍顶推控制研究及实例分析

在地锚式悬索桥主梁吊装过程中,主索鞍顶推是保障主塔结构受力安全的重要手段,普遍采用倒拆分析法或结构简化过度的正装分析法分析地锚式悬索桥主索鞍顶推过程。区别于以上方法,文中基于有限元软件MIDAS/Civil,提出一种能正装分析地锚式悬索桥主索鞍顶推的方法,结合太洪长江大桥,探究地锚式悬索桥主索鞍顶推规律。结果表明,在主梁吊装初期,塔顶纵桥向偏位变化大,主索鞍顶推频繁;主索鞍顶推的实质是通过改变各跨的长度来调整塔顶受到的主缆水平不平衡分力的方向;合理成桥时,主塔只承受主缆竖向分力,塔顶纵桥向偏位为零。     

限位吊索对双塔双跨悬索桥的受力影响

为了解限位吊索对双塔双跨悬索桥受力的影响,以西江特大桥为工程背景,建立了该桥设置与不设置限位吊索的两种计算模型,并分别进行了结构静力和动力特性的分析。通过与该桥实际成桥荷载试验的内力、位移及结构振动模态的对比,结果表明:限位吊索对悬索桥整体刚度影响较小,但对减小边跨主梁内力及边跨主梁挠度的作用较明显。     

车辆荷载对山区悬索桥加劲梁疲劳损伤的影响

以某悬索桥为背景工程,建立了该桥对应的ANSYS全桥有限元模型,并以标准疲劳车分别对各车道进行了加载,找出了应力幅最大的主梁桁架杆件节点作为关键节点。根据该悬索桥的现场实测数据,分析了主梁关键节点的应力历程曲线,利用雨流计数法处理得到了该桥的疲劳应力谱。结合线性疲劳累积损伤理论,对该悬索桥关键节点疲劳寿命做出了简单预测,并根据交通量增长率变化情况,预测了该悬索桥的远期交通量发展情况以及加劲梁的远期疲劳寿命。研究表明,公路桥梁交通量的变化情况对主梁疲劳寿命的影响不可忽略;山区公路桥梁与城市公路桥梁的交通量变化趋势差别较大,且山区桥梁通行车辆中重车占比较高。     

基于监测数据的悬索桥加固技术及其应用

为了确定悬索桥吊拉组合体系加固结构中斜拉索的合理张拉力,根据已有理论提出一种基于监测数据的悬索桥加固技术.以某悬索桥加固为背景,对该悬索桥的主缆温度位移、荷载位移以及桥塔荷载位移进行监测,基于监测数据建立斜拉索索力预测模型,采用该模型得出斜拉索的合理张拉力.该悬索桥加固完成后,通过斜拉索索力实测表明:基于监测数据的悬索桥加固技术具有较高的可靠性,该技术能够较准确地反映既有悬索桥的实际受力状态.     

大跨度悬索桥动力特性分析

大跨度悬索桥是以缆索为主要受力构件的柔性桥梁结构,它对车辆移动荷载、地震荷载、风荷载、等动力激励具有较高的敏感度,因而确定悬索桥的动力特性具有重要意义。文中以南溪长江大桥为工程背景,采用有限元计算程序MIDAS/Civil对该桥的特征值进行分析,在此基础上研究了桥梁结构刚度对动力特性的影响以及其在移动荷载作用下的动力响应。     

主梁纵向约束方式对单塔自锚式悬索桥结构设计的影响

单塔自锚式悬索桥结构一般采用半漂浮体系,主梁纵向约束的模拟对结构设计有较大的影响。以大沽河航道桥为例,通过有限位移理论计算分析主梁纵向约束方式对结构设计的影响,由分析可知:主梁纵向约束方式对主缆、吊索、主梁及桥墩的设计影响不大,且考虑支座非线性时荷载作用效应基本满足线性关系;主梁纵向约束方式对桥塔、结构纵向变位设计影响很大,且考虑支座非线性时荷载作用效应不满足线性关系;在单塔半漂浮体系自锚式悬索桥设计中,为避免采用较大的伸缩缝,建议桥塔处设置纵向限位装置。     

大跨径双塔自锚式悬索桥地震响应分析

为研究自锚式悬索桥在地震力作用下结构的动力特性及内力与位移变化特点,以某大跨径双塔自锚式悬索桥为研究对象,采用反应谱法和非线性时程分析法,探讨桥梁结构在地震力作用下的内力与位移变化规律。分析结果表明,桥梁竖向刚度比横向刚度小,纵向及竖向地震动对主梁纵向位移影响较大,横向位移受横向地震动影响较大。     

自锚式悬索桥主梁误差影响研究

选取了主梁恒载重量、吊索长度、主梁有效预应力值三项因素,研究了当其分别存在误差时,对自锚式悬索桥主梁的内力和位移的影响,分析了自锚式悬索桥主梁的内力和位移敏感区域,对比了三项因素同样误差5%以内对主梁影响的程度。     

某双塔三跨自锚式人行悬索桥静动力行为分析

自锚式人行悬索桥以其造型优美,对地形适应性强,在旅游等地的应用越来越多。该文以某公园25+70+25m双塔三跨自锚式人行悬索桥设计为背景,基于Midas/Civil2010有限元分析软件,对桥梁结构的静力及动力指标进行分析和研究。发现静力荷载作用下该桥主要构件的应力和位移均满足要求;而模态分析结果表明:该桥在动力荷载作用下可能会出现多种结构振型同时被激发,因此进行自锚式人行悬索桥的结构设计必须考虑多种结构振型的组合,从而提高结构的抗震能力和稳定系数。     

基于现场实测的大跨钢桁悬索桥疲劳可靠度分析

为了研究大跨度钢桁架悬索桥桁架杆件在随机车流荷载作用下的疲劳可靠度,首先以某大跨钢桁悬索桥为工程背景,建立梁-壳混合单元空间桁架主梁有限元模型,确定钢桁加劲主梁应力的关键位置。然后,针对主桁梁应力关键点对该桥进行测点布置并进行了短期的动态应变监测。随后,采用核密度估计方法建立基于小样本的日等效应力幅和日循环次数的概率分布模型。最后,基于Palmgren-Miner线性累积损伤准则及欧洲钢结构设计规范Eurocode 3的疲劳强度S-N曲线建立了关键构件的疲劳损伤极限状态方程,采用Monte-Carlo方法计算分析了不同交通增长系数下所测关键构件的时变疲劳可靠度。研究结果表明:该大跨钢桁悬索桥钢桁架主梁结构在车辆荷载下处于低应力状态,但是应力循环次数较高;车辆荷载对主横桁架外侧斜腹杆产生的疲劳荷载效应大于其他杆件,即斜腹杆更容易发生疲劳破坏,需引起高度关注;在短期监测情况下,采用核密度方法建立基于小样本的概率模型进行大桥疲劳可靠度分析是可行有效的;交通量的增长对疲劳可靠度指标的影响很大,车辆荷载引起的疲劳问题不容忽视;但总体来说所测关键构件的疲劳可靠度水平较高,在设计基准期内,发生疲劳破坏的可能性极小。     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应

为了探讨悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应问题,围绕顺桥向A字形布置混凝土桥塔(不同底部张开量)和顺桥向独柱形布置混凝土桥塔(不同塔柱截面)展开研究。利用有限元分析软件建立了2种类型桥塔的裸塔自立状态有限元模型,计算对比了桥塔刚度以及静风响应,同时采用时域分析方法计算桥塔的抖振响应,对比分析了在桥塔横向构造形式一定的前提下,不同类型方案对超高桥塔刚度和风致响应的影响。分析结果表明,顺桥向A字形桥塔的整体刚度较独柱形桥塔大;在顺桥向静风作用下,独柱形桥塔塔顶位移比A字形桥塔大得多;在顺桥向脉动风作用下,独柱形桥塔塔顶抖振位移响应的脉动程度远大于A字形桥塔。