斜拉索内平行钢丝间摩擦系数的确定

准确识别斜拉索内平行钢丝间的摩擦系数值是确定拉索局部弯曲应力大小的必要条件之一.在摩擦理论的基础上,考虑外荷载、金属表面膜、工况等影响摩擦系数大小的因素,提出了试验室测定和进一步修正镀锌高强钢丝间摩擦系数的方法,为进一步分析斜拉索内钢丝间联合工作情况提供了较为可靠的试验依据.     

斜拉索安装的质量控制——以丹阳运河南二环大桥斜拉索安装为例

由于斜拉索可以实现斜拉桥主梁与索塔之间的荷载传递功能并将其联结成为整体结构,且整体结构的线形和恒载内力系由斜拉索索力决定,因此,斜拉索安装的质量控制对斜拉桥的长期稳定起着举足轻重的作用。就以高强平行钢丝拉索为论述对象,对斜拉索安装的质量控制进行相关阐述。     

锈蚀分布对斜拉索承载能力的作用效应

为了提高斜拉索极限承载力评估的精度,考虑了斜拉索锈蚀损伤的影响,建立了锈蚀钢丝力学性能模型,模拟了完好与锈蚀钢丝的力学性能;以3种典型截面锈蚀分布模型模式和3种典型索长方向锈蚀分布模型类型的联合作用为前提,分析了斜拉索内不同位置处的锈蚀程度,研究了斜拉索的锈蚀分布规律;采用蒙特卡罗方法模拟了不同锈蚀程度下索内钢丝的力学性能,最终得到了索的极限承载力以及斜拉索达到极限承载力时的断丝数,统计分析了斜拉索极限承载力、断丝数、锈蚀深度以及截面锈蚀率之间的相关关系,分析了锈蚀分布规律的影响。分析结果表明：不同锈蚀分布条件下,锈蚀斜拉索达到极限承载力时的断丝数的样本均值相差可达到约3倍,而斜拉索极限承载力的样本均值变化可达到约20%;虽然锈蚀斜拉索达到极限承载力时的断丝数随着锈蚀程度增加而增加,但是断丝数与极限承载力间的相关性较差,在某些锈蚀分布条件下甚至仅为0.014;为了保证斜拉索的安全可靠性,不宜以断丝数作为评估索承载力的技术指标。     

考虑锈蚀作用的平行钢丝斜拉索疲劳损伤研究

斜拉索是斜拉桥重要构件,长期承受恒载和可变荷载作用,对拉索进行疲劳损伤分析是评估斜拉桥寿命的重要环节。平行钢丝斜拉索外层聚乙烯护套在无应力状态下预制成型,上桥后,往往因施工、检测及雨水侵蚀等原因提前开裂,导致内部钢丝锈蚀。锈蚀会改变钢丝的表面形态和力学性能,将导致斜拉索破坏甚至断裂。为此,本文将锈蚀作用加入疲劳损伤分析中,以有效截面面积为参数,给出平行钢丝斜拉索疲劳损伤等相应计算式,并通过算例进行了验证。     

某公路特大桥斜拉索施工控制技术

某公路特大桥主桥采用3×67．5＋72．5＋926＋72．5＋3×67．5m的九跨连续半漂浮双塔混和梁斜拉桥,索面按不对称扇形布置,每一扇面由30对斜拉索组成．全桥共设4×30×2=240根斜拉索．中跨标准索距15m,边跨3撑～30#索距7．5m。斜拉索采用双防腐系统平行钢丝索,拉索所用钢丝为07mm镀锌高密度、低松弛钢丝,抗拉强度为1670MPa．斜拉索总体布置图（见图1）。     

斜拉索反牵引安装施工工艺

工程概述 曹妃旬工业区1#桥为跨纳潮河的一座斜拉桥,工程范围长约2.35km,其中桥梁工程范围全长约2.02km。主桥采用跨径为138m＋138m的独塔单索面钢箱叠合梁斜拉桥,塔梁分离体系,采用平行镀锌高强钢丝斜拉素,扇形布置,主塔两侧各16对索。如图1所示。     

腐蚀-疲劳荷载耦合作用下桥梁拉索高强钢丝自漏磁信号变化规律

为增强桥梁拉索高强钢丝漏磁检测的实用性,开展了腐蚀、应力单一因素作用试验与预腐蚀-疲劳-腐蚀、预疲劳-腐蚀-疲劳三阶段交互作用试验,阐述了腐蚀-疲劳耦合作用对自漏磁信号的影响机制。研究结果表明：腐蚀区域的自漏磁信号极值随腐蚀时间的增加而增加,且变化特征越发明显,腐蚀缺陷引起的异常自漏磁信号最大变化可达50 000 nT;随着疲劳加载循环次数的增加,无锈蚀高强钢丝自漏磁信号整体呈现先增加后稳定的趋势,当疲劳加载循环次数大于10 000时,磁场强度的增加速率降低且趋于平缓;预腐蚀后施加的交变应力场会削弱腐蚀缺陷引起的自漏磁信号,再次腐蚀后的磁场信号变化与预腐蚀程度有关,预腐蚀9 h后施加疲劳荷载,之后再腐蚀3 h,与单一腐蚀12 h相比,自漏磁信号强度削弱了32%;施加预疲劳交变应力场可强化磁场,导致腐蚀后自漏磁信号极值增加,当预疲劳加载循环次数从1 000增加至100 000时,自漏磁信号强度增大了30%。由此可见,早期腐蚀引起的高强钢丝异常自漏磁信号可被疲劳作用掩盖,考虑单一腐蚀与应力变化难以反映高强钢丝自漏磁检测效果,需综合考虑腐蚀-疲劳的耦合效应,以获得桥梁拉索高强钢丝自漏磁信号变...     

考虑温度影响的斜拉索参数振动模型及响应分析

研究超长斜拉索在非均匀温度场和桥面激励联合作用下的振动问题。考虑斜拉索几何非线性和大气梯度温度场的影响,将温度场力作为斜拉索振动的边界条件,提出了梯度温度场和桥面激励联合作用下的斜拉索参数振动模型。基于伽辽金模态截断理论,推导了斜拉索面内主参数振动方程,利用多尺度法获得了温度和桥面联合激励作用下的斜拉索幅频响应方程,并编制程序进行数值计算,分析了梯度温度场、调谐值、桥面激励幅值和阻尼对其参数振动的影响规律。结果表明:梯度温度场中的斜拉索振动亦具有明显的硬弹簧特性,随着调谐值的增大,幅频响应曲线逐渐弯曲成直角,引起多值响应。温度场中拉索振动有明显的"拍"特征,随着温度升高,斜拉索参数共振区域逐渐增大,温度和桥面联合激励下的拉索振幅比单一桥面激励振幅要小;随着桥面激励幅值的增大,拉索共振区和振动幅值均明显增大,但共振区和振幅随阻尼增大而减小。     

重庆地维长江大桥主塔斜拉索方案比选

结合工程实际,对斜拉桥的钢绞线及钢丝斜拉索的施工流程和工艺进行了介绍和对比。由于钢丝索具有弹模、疲劳强度较高,比较容易按照设计改变截面大小的优点,该工程最终采用了平行纲丝索做为主塔斜拉索,实践证明,钢丝索的选用较为合理,桥梁结构变形满足要求。     

酸雨环境-荷载耦合作用下拉索腐蚀损伤机理研究

通过开展拉索镀锌钢绞线在酸雨环境/荷载耦合作用下的人工加速腐蚀试验,对斜拉索施加交变荷载、静态荷载和无荷载,得出3种加载方式与腐蚀速率的关系,并论述了钢绞线应力腐蚀疲劳损伤的特点与机理;采用ANSYS有限元软件对不同腐蚀情况下的斜拉索进行数值模拟,分析了钢绞线均匀腐蚀、表面蚀坑深度对钢丝等效应力分布状态的影响。研究表明:加速腐蚀试验中的钢绞线,受到复杂荷载的构件在同等腐蚀环境中的腐蚀速率更高;腐蚀试验前期,应力腐蚀和腐蚀疲劳对抗拉强度的影响不大,3种加载方式之间的抗拉强度无明显差异,腐蚀试验中后期,抗拉强度开始急剧下降,交变应力加载试件出现抗拉强度短暂提高的现象;钢绞线腐蚀越严重,其在役状态时钢绞线表面蚀坑附近的应力就越大。     

大跨桥梁缆索钢丝腐蚀速率的试验研究

为了探讨大跨桥梁缆索腐蚀规律,根据缆索钢丝的实际腐蚀状态制作了圆柱形腐蚀电极,基于正交试验设计原理和电化学实验方法进行了缆索高强度钢丝的腐蚀速率研究.在对试验结果直观分析和方差分析的基础上,研究了温度、含盐量、pH值等因素及交互作用对钢丝腐蚀速率的影响规律.研究结果表明,环境影响因素的主次顺序为:NaCl浓度> 温度> 温度与pH值的交互作用> pH值> 温度与NaCl浓度的交互作用> NaCl浓度与pH值的交互作用.温度和NaCl浓度对钢丝腐蚀速率的影响呈单调关系,而pH值的影响呈非单调关系.      

桥梁缆索钢丝疲劳性能影响因素试验

为研究桥梁缆索钢丝的疲劳与腐蚀疲劳性能，采用不同强度等级新钢丝、服役7年的斜拉桥拉索钢丝和人工加速腐蚀钢丝开展了缆索钢丝疲劳与腐蚀疲劳试验；根据典型疲劳断口宏观形貌特征，探究了缆索钢丝的疲劳断裂机制；采用威布尔分布函数拟合了缆索钢丝的应力-疲劳寿命曲线，对比了不同钢丝应力-疲劳寿命曲线的差异，揭示了强度等级、应力比、腐蚀损伤和腐蚀疲劳损伤4个关键因素对缆索钢丝抗疲劳性能的影响规律，并建议了相应的疲劳强度曲线。试验结果表明：钢丝未发生腐蚀时抗疲劳性能良好，随着强度等级的提高，缆索钢丝的疲劳强度显著增大，对应的疲劳极限也逐渐上升；缆索钢丝的疲劳强度随应力比的增大而显著减小；腐蚀和腐蚀疲劳损伤均会大幅降低缆索钢丝的疲劳强度，腐蚀疲劳损伤对缆索钢丝剩余疲劳寿命的影响大于单一腐蚀损伤；新钢丝的疲劳裂纹起源于表面划痕或材料不均匀处，对于带腐蚀和腐蚀疲劳损伤的钢丝，蚀坑处存在显著的应力集中，疲劳裂纹源形成于钢丝表面蚀坑处，多源裂纹萌生与裂纹不规则扩展的几率增大；桥梁缆索抗疲劳设计与安全评估时应综合考虑钢丝强度等级、应力比、腐蚀和腐蚀疲劳损伤的影响，试验采用国内桥梁缆索广泛使用的钢丝，得到的疲劳强度可...     

斜拉桥索无损检测信号的滤波处理方法

针对在役斜拉桥索只能进行无损检测的特点,设计了基于漏磁检测的缆索缺陷检测系统。实测结果表明,缺陷产生的漏磁信号往往附有大量的噪声信号,导致信号特征不显著。为此,应用信号平滑、小波包差分超限滤波和BP神经网络模式识别等信号分析方法,对采集信息进行滤波处理,以获取比较显著的特征量化信号。仿真结果表明,经过滤波处理后的漏磁信号特征明显,为桥梁斜拉索的断丝缺陷检测和分析提供了可靠依据。     

缅甸某悬索桥主缆开缆检测及承载力评估

为研究在役悬索桥主缆的腐蚀状况以及剩余承载力，对缅甸某服役25 a的悬索桥主缆进行开缆检测以及承载力评估. 首先，除去主缆外层防护，用楔子将主缆局部楔开，建立主缆开缆截面腐蚀分布图；其次，将实桥主缆钢丝分为4个腐蚀阶段，从缆内截取各阶段的样本钢丝进行实验分析；最后，采用简化模型对主缆剩余承载力进行评估. 研究结果表明:钢丝沿主缆径向由外向内腐蚀程度依次降低，最外层钢丝发生严重的基体腐蚀，样本钢丝腐蚀斑随腐蚀程度加深而尺寸逐渐扩大，钢丝强度和延展性随腐蚀程度加深而降低约3.50%和9.00%，上下游主缆强度降低约5.7%.      

基于钢抱箍法的桥梁支座更换设计

针对桥梁支座更换问题,结合具体的工程实例来阐述钢抱箍法的设计合理性,首先应用高强螺栓连接三块圆弧钢板,通过钢抱箍紧箍在墩柱上产生的摩擦力提供上部结构的支承反力,然后对高强螺栓数量、抱箍体应力以及加劲肋的强度进行验算以完成钢抱箍设计。     

大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的计算

为探讨大跨度钢桁斜拉桥上无缝线路制动力的传力机制,基于有限元法和梁轨相互作用理论,建立了反映斜拉索、主塔、半漂浮体系等桥梁特征的梁轨纵向相互作用平面模型,分析了斜拉索刚度、主塔刚度以及半漂浮体系中粘滞阻尼器对制动力的影响,并提出了制动力的简化算法.研究结果表明:制动力满足斜拉桥上铺设无缝线路的要求,且其分布规律与普通桥上相同;粘滞阻尼器对制动荷载下斜拉桥上无缝线路梁轨相互作用的改善较明显,有效降低了梁轨相对位移,减小了制动力;与主塔刚度相比,斜拉索刚度对桥上无缝线路制动力的影响较大,因此,设计桥上无缝线路时,可只考虑斜拉索刚度的影响.     

路堤荷载下刚柔长短桩复合地基承载特性研究

为研究路堤荷载下刚柔长短桩复合地基的承载特性,结合某桥头过渡段带帽薄壁管桩（pre-stressed thin-wall concrete,PTC）联合水泥土搅拌桩（cement deep mixed,CDM）的软基处理工程,开展了PTC-CDM组合式长短桩复合地基承载特性现场试验,对路堤填筑过程中桩土应力比、荷载分担比以及桩土沉降差的变化规律进行了分析,并进一步采用有限元对刚柔长短桩复合地基的路堤荷载传递规律进行了数值模拟.试验与计算结果表明:CDM桩顶与桩间土应力增长缓慢,PTC桩帽上应力增长相对较快;填土达到一定高度土拱完全形成后,大量的路堤荷载转移至刚性长桩;刚性长桩和柔性短桩的桩土应力比分别达到7.5和2.1;短桩的存在减少了长桩桩顶荷载和上部桩身出现负摩阻力的深度,中性点位置上移;短桩达到一定桩长时再增加其长度,对路基总沉降影响不明显,因此,短桩桩长可根据承载力要求的临界桩长来设计.      

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

夹片咬合力测试方法

为研究采用拉脱法检测预应力钢绞线受力时, 张拉力荷载测试曲线突变段和夹片咬合力的关系, 在夹片脱开时, 采用电阻式压力传感器高频采集技术测试了预应力混凝土梁锚具下方和锚具外侧钢绞线的受力, 共测试了20个样本; 设计了夹片咬合力测试方案, 共测试了326个样本, 并进行了统计分析, 建立了考虑张拉力的夹片咬合力计算公式; 通过37个样本的验证性测试, 研究了咬合力修正结果的测试精度; 在实际工程中检测了257个样本, 并将实测结果与提出的公式计算结果进行对比。研究结果表明: 当钢绞线伸长超过4.5 mm时, 夹片会脱离原有咬痕, 而实际测试中夹片脱开时会及时停止张拉, 因此, 拉脱法测试不会改变预应力钢绞线锚下有效预应力, 不会影响工程质量; 夹片安装时, 若夹片与锚杯锥孔不完全贴合, 会使夹片在横向产生较大的弹性挤压力, 形成附加摩擦力, 该摩擦力需要在夹片退出至与锚杯分开时才能完全消失, 此时锚外张拉力变化不明显, 因此, 拉脱法测试所得张拉力曲线中峰值拉力后的下降段斜率存在离散性, 与夹片安装精度有关; 拉脱法测试中夹片与锚杯的咬合力由锚下和锚外瞬态内力重分布累加组成, 提出的夹片咬合力计算公式能剔除由夹片与锚杯间咬合力产生的测试误差, 可使测试精度提高6.78%;实际工程现场实测夹片咬合力大于拉脱法测试所得张拉力曲线突变段, 因此, 采用拉脱法检测预应力钢绞线时, 锚下有效预应力为拉脱法测试所得张拉力曲线峰值与咬合力的差值。