频率法测试系杆拱桥吊杆索力影响因素研究

建立考虑吊杆轴向力影响的振动微分方程,对边界条件及吊杆计算长度两影响因素进行研究。基于频率法测试系杆拱桥吊杆索力原理,引入吊杆计算长度修正系数概念,将吊杆两端复杂的边界条件动力等效成两端铰接,并拟合出吊杆计算长度修正系数计算公式。将该式用于实桥吊杆索力测试,计算精度较高,满足工程要求。     

频率法测吊杆力参数识别的高斯-牛顿迭代法

目前工程上广泛采用频率法测量吊杆索力,其精度主要取决于准确的索力、频率对应关系,而这种关系的准确程度则依赖于函数拟合及吊杆参数的准确性。通过给出频率法测量索力中参数的确定方法,利用高斯-牛顿迭代法对吊杆索力进行参数识别,确定了吊杆力的计算模型。在此基础上,以180 m提篮式系杆拱桥为例对计算公式进行验证,计算结果表明:实测索力值与计算索力值较为一致。提出的索力计算方法,为今后类似桥梁索力识别提供了参考依据。     

系杆拱桥吊杆索力测试研究

系杆拱桥的吊杆比较短,吊杆索力受两端约束条件影响比较大,采用振动频率法分析了吊杆在两端铰接、两端固结和等效铰接等3种约束条件下,其实测索力与设计值之间的差异.测试结果表明,将吊杆两端简化为等效铰接,综合考虑了吊杆抗弯刚度和两端约束条件的影响,根据吊杆振动频率与索力之间的关系,计算吊杆索力精度比较高,满足工程要求.     

系杆拱桥吊杆索力增量测试方法对比研究

吊杆索力增量的测试是系杆拱桥荷载试验中较为重要的一个环节,能较好反映吊杆的工作性能。以一座系杆拱桥为研究对象,设置7种荷载工况,分别使用频率法、应变法和引伸计法对吊杆索力增量进行测试研究,并将测试结果与理论计算结果进行对比分析。通过研究可知:频率法和应变法的结合使用,能够更加客观反应索力增量的变化;引伸计法容易受到外界因素干扰,不建议使用。     

中承式拱桥吊杆专项检测及可靠性分析

吊杆能否正常使用直接影响桥梁的运营安全,通过对某中承式拱桥吊杆的专项检测和可靠性分析,了解大桥吊杆存在的安全隐患,并为大桥吊杆养护管理提供科学依据。经检测发现：多数吊杆存在锚头保护套内积水、油脂老化和锚头锈蚀等病害。吊杆索力分布不均,上下游索力存在不同程度的差异,特别是短吊杆索力值最大差达到267.10 kN。除短吊杆外,其余吊杆索体部分内部钢丝磁通量数据平稳,无钢丝腐蚀或断丝病害。承载力检测表明,正常运营工况下,实测吊杆最大索力应力为333.85 MPa,<661.32 MPa,满足JTG/T J21—2011要求。腐蚀疲劳寿命分析表明,该桥部分吊杆钢丝存在轻微的腐蚀损伤,存在疲劳寿命缩短倾向,影响结构安全运营。考虑结构的安全性及耐久性,建议对原吊杆体系更换为双吊杆体系,以增强在单根吊杆失效情况下的结构安全性。     

尼尔森体系系杆拱桥索力测试影响因素分析

吊杆作为系杆拱桥中重要的传力构件,其索力的大小对桥梁整体结构的稳定性具有重要意义。论文分析了振动频率法在实际索力测试过程中的局限性,通过具体分析吊杆边界条件、减振器及垂度对索力测试精度的影响,分别提出了有效长度拟合公式、修正原公式和检验K值的方法来降低测量误差,并根据实测频率规律得出吊杆刚度的影响不可忽略。同时,对新提出的有效长度拟合公式和修正的原公式进行检验,通过分析长度>5 m的吊杆,偏差均在±3%以内,验证了新公式的正确性;在分析垂度的影响中,根据吊杆K值得出垂度对基频的影响较小,在满足工程误差范围内可以忽略不计,并建议在拟合公式时多采用4～6阶频率,进一步提高测量精度。     

环境条件对短吊杆索力测试影响探析

吊杆是缆索结构中重要组成部分和受力构件，其工作状态关系着桥梁的安全性。短吊杆由于刚度大、受外界环境影响较大，其索力的精确测试一直是业内的研究热点问题之一。本文以一座典型悬索桥为工程背景，选取其中24根短吊杆为研究对象，基于振动频率法对其基频进行测试。通过设置3组不同环境条件下的测试方案，探析了温度及车辆荷载对短吊杆基频测试的影响及规律。检测结果可为桥梁运营期间的索力测试和养护工作提供参考。     

三拱肋钢管混凝土拱桥施工控制技术研究

为保障桥梁施工过程的安全以及成桥后内力和线形符合设计及规范要求,以某三拱肋钢管混凝土桥为例,开展了基于Midas的有限元施工过程数值仿真,确定了合理的力学模型,较为准确地获得了施工控制目标参数。通过调整首批吊杆张拉顺序及索力,优化了拱肋应力状态,避免了较大拉应力工况的出现。针对实测获得的吊杆索力偏差,在吊杆张拉影响敏感性分析的基础上,根据计算确定了吊杆索力调整值。实践表明,桥梁吊杆索力、拱肋应力状态及线形、系杆应力状态及线形与控制目标基本吻合,满足设计及规范的相关要求。     

基于影响矩阵法异形钢管混凝土拱桥吊杆张拉施工控制

以浙江省宁波市杭州湾新区某座异形钢管混凝土拱桥为工程背景,采用以吊杆索力控制为主的影响矩阵法,通过Midas软件建立模型,并进行吊杆施工张拉力计算及吊杆索力微调。结果表明:影响矩阵法计算速度快,收敛效果较好,通过2个阶段计算,较好地消除了结构非线性以及支架边界条件复杂性等对吊杆索力误差的影响。通过与现场监控的实测数据进行比较,吊杆最终实测索力误差均能满足规范要求,可对拱桥吊杆张拉施工进行精准控制,为同类型桥梁吊杆张拉施工控制提供参考。     

考虑施工过程的下承式系杆拱桥吊杆索力二次优化法

下承式系杆拱桥的吊杆力大小对拱桥整体受力影响很大,为研究施工过程中吊杆力的优化计算方法,文章采用MIDAS CIVIL软件建立了某下承式系杆拱桥有限元计算模型,分别采用弹性支撑连续梁法、最小弯曲应变能法以及二次优化法分别计算了施工过程中的吊杆的3次张拉索力值,对比了不同吊杆力大小对结构的受力和变形的影响,得出以下三点主要结论。(1)采用弹性支承连续梁法计算出长吊杆索力值较为均匀,但是短吊杆索力值与长吊杆差异很大;采用最小弯曲应变能法求得的吊杆索力总体较弹性支撑连续梁法更为均匀,但短吊杆索力值与长吊杆差异仍较大。(2)采用二次优化法计算出的长、短吊杆索力大小均基本一致,不仅可以简化吊杆的设计、制作和施工,还有利于系杆拱总体受力。(3)相对弹性支撑连续梁法、最小弯曲应变能法计算出的索力和设计采用的索力,采用二次优化法计算出的索力能同时大幅降低拱肋和系梁的弯矩值,可以有效改善拱肋、系梁的受力,减小系梁变形。     

基于遗传算法的钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力研究

为了确定钢管混凝土(CFST)系杆拱桥合理成桥状态吊杆索力,建立了基于遗传算法的系杆拱桥吊杆索力确定模型,其中,根据最小应变能原理,通过影响矩阵法建立了合理成桥状态目标函数,采用吊杆索力范围为约束条件,运用matlab平台编写了系杆拱桥索力计算程序,建立了基于遗传算法的系杆拱桥吊杆索力确定流程,将方法应用于工程实例分析,并与其他吊杆索力确定方法进行了对比。结果表明,文中提出的方法可以合理确定系杆拱桥吊杆索力,为系杆拱桥合理成桥状态吊杆索力计算提供了新途径。     

环境温度对系杆拱桥吊杆索力的影响分析

文中基于Euler-Bernoulli梁理论,考虑了环境温差和抗弯刚度的影响,建立了温差时吊杆自由振动方程,给出吊杆索力与横向振动频率、温差变化之间的理论关系式,并采用工程实例进行验证.通过建立有限元模型分析降温前后索力的变化,并与实测数据对比得到吊杆索力与温度变化的相关性.结果显示温差对长吊杆的影响相对大于短吊杆,升...     

某拱桥吊杆基于索力的安全评估研究

某已使用多年的拱桥需要对其吊杆进行安全评估,而吊杆索力是评估吊杆安全的重要指标,本文以该吊杆基于索力的安全评估为研究背景,介绍了如何采用频率法对吊杆的索力进行测量,其中包括索频率测量的方法以及索力与频率的转换关系等技术要点,分析了如何确定吊杆索力的安全指标,最后对吊杆基于实测索力进行安全评估.本文的方法可为同类型项目提供有益的参考.     

几种索力计算公式在短、长索中应用精度比较

在斜拉桥中斜拉索索力的准确与否直接关系到主梁的线形,乃至施工安全.因此,在施工中必须确保索力测试结果正确可靠.对拉索索力影响较大的参数有斜拉索计算长度,拉索振动基频,索的重力集度.通过对现有的索力计算公式进行实测数据比较,拉索长度范围从100多米到500多米,对不同的公式采用短、长索计算索力,并且对其计算精度进行讨论和研究.给出不同索长时采用哪种公式计算比较方便而且具有较高的精度.     

基于磁弹效应的拱桥吊杆索力监测

拱桥结构在我国应用广泛,吊杆作为该类桥梁的主要受力构件,直接影响到桥梁的安全性和耐久性。在桥梁施工过程以及运营期间,对吊杆索力进行监测可以非常有效地评估桥梁的健康状况。由于边界条件复杂、长度短、弯曲刚度不可忽略等原因,振动频率法测索力精度低;应变测量法无法获得全量索力,而磁弹效应法可以获得全量索力。首先介绍了磁弹效应法测索力的基本原理,开发了磁弹索力传感器和基于Labview的索力监测系统,并搭建了吊杆索力监测实验装置。对实际工程应用的直径65mm的吊杆进行索力监测试验。结果表明,所研发的磁弹索力传感器和测量系统,具有较高的测量精度(相对误差1%),不受吊杆长度、边界条件等因素影响,适用范围广,适合于拱桥吊杆索力的长期监测。     

人行索道桥主缆计算及成桥状态分析

为计算人行索道桥主缆线形及成桥状态,采用理论推导和实测数据相结合的方法,给出了索道桥承重索索力和矢高计算式及无应力长度的计算方法。以实际工程为背景,测试了索道桥在空索状态、钢横梁及栏杆安装完毕之后、抗风索安装完毕及成桥状态等4个工况下的索力和矢高,拟合了跨中矢高和承重索索力之间的关系。研究结果表明:承重索无应力长度理论计算值与设计值之间误差不大;索道桥在不同工况下的索力和矢高不尽相同,其实测值与理论值吻合度较好,二者之间基本呈线性关系。     

考虑吊杆断裂动力作用的钢管混凝土拱桥等效静力计算方法

为简化吊杆断裂后拱桥剩余结构动力响应计算过程，提升中、下承式钢管混凝土(CFST)拱桥断索时的强健性，采用动力系数考虑断索过程的动力效应，建立一种考虑断索动力作用的中、下承式CFST拱桥等效静力方法；设计并制作跨径20m的下承式CFST拱桥大比例缩尺试验模型，研发一种电磁铁断索触发装置实现了吊杆瞬间断裂模拟，开展吊杆断裂后拱桥剩余结构的动力响应试验研究；采用ANSYS/LS-DYNA软件建立可考虑吊杆断裂过程的有限元模型，并进行试验与有限元结果的对比分析。构建11种不同跨径的中、下承式CFST标准拱桥，通过不同动力系数下标准拱桥断索时静力效应与动力效应的对比分析，确定各标准拱桥在不同吊杆断裂时的动力系数取值。研究结果表明：研发的电磁铁断索触发器可实现0.1s内断索，准确模拟实际吊杆断裂过程；吊杆断裂对纵梁位移与应力的影响远大于对拱肋的影响，长吊杆断裂对纵梁和拱肋的位移与应力的影响大，次短吊杆断裂对相邻吊杆索力的影响大。采用等效静力计算方法进行中承式CFST拱桥受力分析时，纵梁和吊杆的动力系数均可取1.8,进行下承式CFST拱桥受力分析时，纵梁和吊杆的动力系数可分别取1.8和1.7。     

自锚式悬索桥的空间分析及其试验研究

以江山北关自锚式悬索桥为例,利用有限元软件建立了自锚式悬索桥空间分析模型,分别考虑了恒载静力作用、主缆吊杆初始张拉力及几何非线性对其静力特性的影响。通过分析计算,给出了这些因素对该桥静力特性的影响规律。然后,通过典型的实桥静载试验研究来验证理论分析。从加劲梁、主缆挠度与索塔水平偏位,加劲梁与索塔应变,吊杆索力等几方面的对比,表明理论计算值和实测值吻合较好,北关大桥的刚度和强度满足规范要求。     

下承式钢管混凝土拱桥吊杆索力测试及分析

以深圳市彩虹大桥和芙蓉大桥为例,对下承式钢管混凝土拱桥在恒载及活载作用下吊杆拉力测试方法和结果进行了研究:恒载作用下吊杆拉力采用频率法测试,除两端短吊杆外,实测吊杆拉力与有限元计算结果比较符合;活载作用下吊杆拉力采用等效活载伸长量法,通过试验数据分析,该方法测试结果可靠。实测吊杆总拉力与吊杆设计极限承载力之比小于四分之一,说明吊杆处于安全的工作状态。采用频率法测试时短吊杆受边界条件的影响较大,测试精度不高,本次未对两端短吊未进行测试,但对短吊杆的受力状态进行了探讨,提出为避免短吊杆发生疲劳破坏设计时应注意的问题以及对短吊杆如何进行检测。     

钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力测试方法与数据分析

本文结合某桥实际工程,研究了自振频率法在施工过程中吊杆索力测量中的应用。该桥采用钢管混凝土系杆拱桥,吊杆张拉后其索力大小直接影响到结构受力性能及后期施工,因此索力张拉采用分批分次方式进行,桥面板铺装前索力张拉在整个施工过程中尤显重要。本文采用吊杆两端铰接,不考虑其抗弯刚度影响的索力测量法对其进行了测量。通过对索力测量结果的分析,找出了结构可能存在问题的原因,并为后期施工提出了具体解决方案。文中采用的自振频率法不仅可应用于拱桥吊杆索力的测量,对其他索吊类结构,如悬索桥和斜拉桥,也同样适用。该方法简便实用,便于工程应用推广。