斜拉桥多指标证据融合的综合评估方法

针对既有公路桥梁评价标准在大跨径桥梁状态评估方面的局限性,开展了斜拉桥的综合评估方法的研究.在现行公路桥梁技术状况评定标准基础上,增加部分斜拉桥特有要素以及长期监测数据,建立了一套新的斜拉桥综合评估指标体系.考虑传统加权计算方式易掩盖子指标之间评分差异大的状况,引入可信度,建立了斜拉桥多指标证据融合的综合评估模型:底层指标的评定标准采用分段线性模式,其基本可信度由隶属度和权重决定,模糊隶属度可由岭型分布函数计算得到;上层指标的可信度由一种改进的Dempster组合规则合成.以江苏省内某大跨径斜拉桥建成10 a后的定期检查内容为例,分别用规范的方法以及改进评估方法对比分析.结果表明,改进评估方法的结论与实际工程中缺陷和维修状况更为接近,评价所属类别更合理,且可信度集合相比单个数值更能综合地表达结构状态.     

CFRP与钢组合拉索斜拉桥经济性能分析

为克服大跨径斜拉桥整体刚度降低,提出一种新型斜拉桥方案,即CFRP与钢组合拉索斜拉桥,介绍碳纤维增强塑料CFRP与钢组合拉索斜拉桥的设计理念,并提出斜拉索构造以及斜拉桥结构的设计方法,研究了CFRP与钢组合拉索斜拉桥经济性能,并推导出该类斜拉桥的材料用量与造价公式.基于所推导公式,对其跨长、塔高以及价格比分别进行经济性...     

Vertical dynamic response of the ballastless track on long-span plate-truss cable-stayed bridges

An analytical model is presented to study vertical dynamic response of the ballastless track on long-span plate-truss cable-stayed bridges based on an explicit dynamic analysis method.In the model,the train,ballastless track and bridge are treated as a coupled vibration system with interaction.By simulating the dynamic process of the system,this paper discusses the distribution law of dynamic responses of the bridge deck and the bed slab.It shows the necessity of a base plate for the ballastless track on the long-span plate-truss cable-stayed bridge.Comparison of the influence of different train speeds and stiffness of the elastic vibration-damping pad on the dynamic responses of the bridge deck and the bed slab is also made.The reasonable stiffness value of elastic vibration-damping pad is proposed.     

大跨度斜拉桥纵向塔梁阻尼器阻尼性能识别

为科学地监测和预测实际运营中大型阻尼器的性能演化,将斜拉桥主梁在自然环境中的纵向振动等效为单自由度体系随机激励下响应问题,推导出白噪声激励下响应功率谱.通过在桥上和阻尼器上安装低频加速度传感器,在3 a时间内3次对实桥纵向振动的重复试验,并采用离散小波变换方法提取主梁纵向低频振动成分,按最小二乘法原理与白噪声激励下的响应功率谱公式拟合,近似得出纵向振动的系统阻尼比参数.试验结果表明:斜拉桥体系简化后,能够准确识别纵向振动的系统阻尼比;相比传统滤波方法,离散小波对信号分解重构后能够更加准确地保留低频成分;系统阻尼比衰减表明苏通大桥的塔梁阻尼器性能在缓慢退化.定期运用该方法对大型的塔梁阻尼器进行现场试验,能够在不中断交通的情况下更好地指导阻尼器的养护管理,保障大跨度斜拉桥的正常运营.     

CFRP与钢组合斜拉索斜拉桥方案研究

针对现阶段斜拉索设计所面临的难题,提出了一种新型的基于碳纤维增强塑料(CFRP)与钢组合斜拉索的斜拉桥方案.该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索分别应用于斜拉桥恒载活载状态,发挥CFRP材料高强轻质,钢材料弹性模量大的优势而同时又弥补各自缺点.介绍了该组合方案的设计方法和关键力学参数,并利用参数分析给出推荐取值.通过构...     

大跨度斜拉桥钢和碳纤维拉索设计安全系数

为了确定合理的大跨度斜拉桥拉索设计安全系数和探索碳纤维拉索在斜拉桥中的适用性，利用考虑非线性影响的计算方法分析了跨度为1 400 m的斜拉桥设计方案的抗风性、结构刚度和强度，以及拉索设计安全系数变化对主梁结构设计的影响，从结构系统安全性要求出发讨论了拉索安全系数的合理范围.以应用碳纤维拉索的桥梁为对象，比较了使用碳纤维拉索的斜拉桥主梁在抗风性、使用性以及结构强度方面与钢索斜拉桥的差异.结果表明，在使用荷载作用下，1.7～2.5的钢索设计安全系数不会影响主梁的设计；当设计安全系数大于2.5时碳纤维索斜拉桥可以达到钢索斜拉桥的结构性能以及安全性能，而碳纤维索的自重仅为钢索的1/10左右     

应用碳纤维索的大跨度斜拉桥静力学特性分析

为了验证碳纤维拉索在大跨度斜拉桥中的应用可能性,以跨度1 400 m的钢斜拉桥设计模型为对象,用三维非线性计算理论分析了碳纤维拉索斜拉桥的承载能力、静力抗风特性以及使用荷载作用下的力学行为.通过与同跨度钢索斜拉桥比较,讨论了碳纤维拉索对大跨度斜拉桥静力学特性的影响.分析结果表明,(1)由于拉索没有屈服点,在极限状态下可以分担比较多的竖向荷载,桥梁的极限承载能力有所提高;(2)具有同样的抗风稳定性;(3)在正常使用条件下的最不利压缩应力基本上一致;(4)竖向变形刚度有所下降.     

深水大跨桥梁施工技术2020年度研究进展

随着我国经济实力的不断增强、科学技术水平的显著提升,桥梁工程正朝着跨度更大、基础更深、桥塔更高的方向快速发展。在此过程中,桥梁建设者遇到了很多新难题,例如：深水基础浮运下沉过程中精准定位、超大型沉井基础防冲刷、大直径钻孔桩施工、大跨度斜拉桥索塔锚固构造优化、超高桥塔大体积混凝土水化热温度控制、超高桥塔新型液压爬模系统开发等,已成为影响深水大跨桥梁安全顺利施工、长期可靠运营的关键问题。为促进深水大跨桥梁施工技术的发展,提高深水大跨桥梁施工人员解决相关问题的能力,为深水大跨桥梁的推广提供技术支持,围绕深水大跨桥梁施工面临的上述关键问题,对2020年国内外研究者的相关研究进展及成果进行了分析与汇总。     

大跨斜拉桥的动力计算模型和动力特性的分析及研究

基于有限元方法，以南京长江二桥南汊桥为例，对大跨径斜拉桥结构的空间动力计算模型进行研究，针对斜拉桥的各个结构部分建立不同的计算模型，然后进行动力特性计算和分析。     

桥梁健康监测2020年度研究进展

桥梁健康监测系统利用通讯传感设备远程记录运营中的结构持续响应,通过对信号数据的处理分析实现桥梁结构的实时预警与安全评估,从而达到保护结构正常运营、延长结构使用寿命、指导桥梁结构管养与维护决策的目的。桥梁健康监测技术作为桥梁工程领域新兴的分支,已逐渐成为一个热门研究方向。为了促进该领域研究进一步发展,指导健康监测系统在桥梁工程中更高效的应用,对桥梁健康监测系统的信号降噪、信号预警、模态参数识别、有限元模型修正、损伤识别、状态预测与评估等关键技术方法的研究现状进行了详细介绍,并对2020年度内相关研究进展及应用进行了总结与评述,最终发现机器学习方法正越来越广泛地应用到现阶段桥梁健康监测各项关键技术的研究中。     

无背索波形钢腹板部分斜拉桥动力特性分析

以新密市溱水路大桥为研究对象,采用Midas/Civil有限元程序,建立了该桥的空间力学计算模型,计算了桥梁结构的自振频率和振型,结合已建成的多座无背索部分斜拉桥振动特性分析结果,对桥梁动力特性和刚度特点进行了讨论.计算结果可为该类型桥梁的设计、施工及使用阶段的健康检测和维护提供借鉴.     

大跨斜拉桥拉索安全性能加固方案

针对传统设计允许斜拉桥换索,但对拉索突然断裂时的结构动力响应认识还比较模糊这一现状,以某特大桥为主要研究背景,利用ANSYS通用有限元程序对斜拉索断裂损伤的动力模拟方法进行了研究,提出了全动力模拟方法,分析了该桥如果突然断裂一根或几根斜拉索给桥梁整体结构性能上带来的影响.仿真结果表明,如果在塔根附近不出现连续三对拉索同时突然断裂的情况,即使其他位置三对拉索连续突然断裂,整个结构也不会有安全问题,为千米级斜拉桥的管理和养护提供了支持.     

桥梁养护2020年度研究进展

桥梁养护的目的是保持桥梁正常交通功能,满足载重、速度等要求,防止突发重大灾害。桥梁养护具有长期性、局部性、应急性特点。目前有专门的桥梁养护机构,已经形成桥梁日常检查、定期检测、专项检测、特殊检测、维修加固等制度和规范,养护内容和重点已经明确规定和执行,养护技术能够满足大部分需求。目前面临的突出问题是如何实现快速养护和应急整治。高速铁路和城市轨道交通不间断运营、高密度行车、行车期间禁止施工,只能利用每天凌晨约0~4点天窗时间养护维修,每天4点后必须开通线路。高速公路也要求不断道的养护维修。突发灾害发生后,需要应急整治和维持通车。铁路系统的养护体制,更容易收集数据和实现数据标准化。桥梁养护正在往快速养护和智慧养护方向发展。笔者从病害及整治、养护策略、养护新技术3个方面主要介绍2020年桥梁养护研究进展。     

北斗卫星监测大跨桥梁基础变位算法

为实现北斗卫星定位系统(BDS)对大跨桥梁基础变位的连续监测和最终沉降量预测,需要消除卫星信号采集过程中的各种误差影响.本文提出通过平稳小波变换消除卫星信号中的多径误差;并将随机噪声简化成高斯白噪声模型,结合自相关函数噪声判定准测和经验模态分解降噪方法,降低信号中的随机噪声成分.为满足大跨桥塔沉降观测精度需求,采用双曲...     

基于模糊神经网络的大跨悬索桥安全评估研究

将模糊理论与神经网络技术结合起来,建立用于大跨度悬索桥安全性评估的模糊神经网络.确定大跨度悬索桥的7种评估指标,并通过样本学习对网络进行训练,使网络获取桥梁专家的经验知识和直觉思维.将训练好的网络用于宜昌长江大桥的安全性评估,并与《公路桥涵养护规范》的评估结果相比较.结果表明:采用模糊神经网络对大跨度悬索桥进行评估是一种客观、可行的评估方法.     

基于灰色系统理论的寒冷地区斜拉桥索力状态预测方法

基于灰色系统理论,建立了斜拉桥索力状态预测模型,该模型采用全桥索力的灰色关联度作为索力状态的评价指标。由于寒冷地区,索力所经受的环境温差较大,因此,分析了环境温差对索力状态的影响程度。利用温度影响规律对索力状态预测模型中的原始序列进行加权,剔除了预测模型中环境温度的影响,提高了预测精度,使得预测模型能够适用于寒冷地区的索力状态预测。最后以某斜拉桥的索力监测工程为例,验证了预测方法的正确性和可行性。     

斜拉桥牵索挂篮施工模拟计算与分析研究

准确的施工过程仿真计算与分析是大跨度混凝土斜拉桥施工监控的关键问题之一,它可以为大桥各阶段的施工控制工作提供理论指导。根据涡河三桥主梁施工工艺和结构特点,分别建立牵索挂篮悬浇施工的前支点和后支点有限元计算模型,分析并对比了主梁的截面内力及线型的变化规律,从而为大跨柔性斜拉桥的施工控制提供理论依据。     

Environmental variability study on the measured responses of Runyang Cablestayed Bridge using wavelet packet analysis

The structural damage alarming method based on wavelet packet energy spectrum (WPES) for long-span cable-stayed bridges is presented through combination of ambient vibration test and wavelet packet analysis. The environmental variability in the measured WPES and damage alarming indices ERVD of the Runyang Cable-stayed Bridge are discussed in detail using the wavelet packet analysis of the measured acceleration responses of the bridge under daily environmental conditions. The analysis results reveal that the actual environmental conditions including traffic loadings, environmental temperature and typhoon loadings have remarkable correlations with the measured WPES. The changes of environmental temperature have a long-term trend influence on the WPES, while the influences of traffic and typhoon loadings on the measured WPES of the bridge present instantaneous changes because of the nonstationary properties of the loadings. The analysis results of the measured responses further reveal that the damage alarming indices ERVD can sensitively reflect the influences of environmental temperature and typhoon loadings on the dynamic properties of Runyang Cable-stayed Bridge. Therefore, the proposed structural damage alarming indices ERVD under ambient vibrations are suitable for real-time damage alarming for long-span cable-stayed bridges. Supported by the National Hi-Tech Research and Development Program of China (Grant No. 2006AA04Z416) and the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50538020)     

桥面不平度对大跨度斜拉桥车辆振动的影响分析

将随机桥面平整度描述为零均值的平稳高斯随机过程,建立了大跨度斜拉桥空间有限元模型,考虑结构的初始应力效应和几何非线性因素,提出了一种斜拉桥车桥振动分析的简化方法.结合工程实例分析了桥面平整度对斜拉桥车辆振动的影响,为大跨度斜拉桥的科学管理和维护提供参考.     

地震动扭转分量对大跨度斜拉桥易损性影响

由于采用现有方法较难获取地震动扭转分量,当前研究往往忽略了扭转分量对大跨度桥梁结构地震响应的影响,然而由于大跨度桥梁的长周期、跨度大等原因导致其往往易发生扭转破坏,现有的研究针对这一方面是十分匮乏的。本文为定量、准确的展现地震动扭转分量的作用效应,以某大跨度斜拉桥为例,采用正态分布拉丁超立方抽样方法,基于OpenSees建立了考虑地震动强度不确定性、材料参数不确定性的15个斜拉桥有限元模型。从PEER地震数据库中选取了15组三向平动、含脉冲效应的近场地震动记录,利用弹性波动理论中的频域法根据地震动平动分量获取相应的扭转分量,并以此分为两种工况对结构进行非线性动力时程分析得到桥梁地震响应。其后,在确定损伤指标的基础上,基于概率需求分析法绘制了桥梁关键构件的地震易损性曲线。结果表明：地震动扭转分量对大跨度斜拉桥易损性影响显著,损伤变化程度与构件种类、损伤方位均有明显相关性。其中桥塔中部截面对地震动扭转分量的敏感程度最高,扭转分量所导致的损伤概率增幅高达22.12%。扭转分量亦对塔底截面和边墩底截面(横桥向)具有较高破坏作用,损伤概率增幅最大值分别达到17.33%和19.45%。针对主梁及其纵向约束构件,地震动扭转分量则使其损伤概率略有降低。