破损安全桥梁拉索及其系统研究

桥梁拉索破断的统计寿命为3~16年,在桥梁的服役期内,拉索将多次拆换或破断。囿于问题的随机背景,拉索的寿命预测,是一个非确定性的统计量,拉索破断的年月并不确知,因此,拉索骤断没有杜绝。基于破损安全理论,研究桥梁拉索及其系统,冀在实现:拉索骤断,桥梁不致受损或垮塌,随断随换,勿需预测。     

下承式拱桥吊杆的破损安全研究

为研究吊杆破断对下承式拱桥静力响应的影响以及是否是破损安全的。以新建铁路马道口下承式拱桥为背景,采用桥梁专业软件MIDAS/CIVIL,运用准静力法对吊杆破断进行模拟。分析计算了单根吊杆破断和多根吊杆破断对桥梁结构的影响。结果表明:单根吊杆破断对下承式系杆拱桥静力响应影响较小,吊杆破断是破损安全的;当有连续的3对吊杆破断时,其相邻吊杆的安全系数严重降低,应力幅增量很大,会引起吊杆的连锁破断,对桥梁结构造成严重的损伤。     

基于实测车辆荷载的拱桥吊杆疲劳性能研究

拱桥吊杆是系杆拱桥的主要承重构件,对桥梁结构的安全性、完整性和使用寿命起着重要的作用。通过动态称重系统（ＷＩＭ）监测现场时变的车辆载荷,可以获得吊杆的时间应力。提出了一种利用动态称重数据的完整信息并结合有限元模型研究拱桥吊杆疲劳性能的新方法,该方法包括４个步骤：生成吊杆受力影响线;转换时变车辆荷载为吊杆拉力;计算吊杆的应力时程,讨论不同计算时间步长对吊杆时间应力历程的影响;评估吊杆的疲劳损伤和寿命。基于九堡大桥的动态称重数据与有限元模型,该评估方法可以逐日精确地评估吊杆的疲劳损伤程度,进而预测其疲劳寿命。     

大跨度悬索桥吊杆运营期的安全评估

吊杆在其使用寿命期间,其安全程度与悬索桥是否能正常运营有着密切的关系.吊杆若出现问题通常会造成很大的经济损失以及社会影响,所以在使用寿命期间对吊杆的安全性进行分析具有现实意义.考虑组成吊杆的高强钢丝的本构关系不均匀性,同时运用钢丝延脆性模型和Monte Carlo随机抽样方法,定义了吊杆的强度模型.进而分析在桥梁工况下,吊杆的时变安全系数和它自身的可靠度具有的时变性,评估吊杆的安全性和剩余寿命,并根据交通荷载调查的结果对吊杆安全系数进行修正,从而对吊杆的损坏情况和剩余使用寿命进行评估.根据既有实际桥梁检测数据,对现有已使用多年的大跨悬索桥的吊杆进行了安全性分析,该法对全桥的安全评估具有较强实用性.     

吊杆拱桥更换拉索工程的施工工艺

以合肥市寿春路桥吊杆更换为例,较全面地阐述了换索原因、施工前期准备、施工工艺及施工监测等情况,以期为国内其它此类型桥梁换索维修提供借鉴。     

统计分析在钢构桥梁疲劳寿命评估中的应用

引入概率统计方法,将影响钢结构桥梁疲劳寿命的各变量看成随机的,对其疲劳寿命进行可靠性评估．通过对3种不同应力脉水平下的疲劳试验结果分析,认为疲劳寿命服从对数正态分布．采用回归分析方法进行统计推断,得到应力脉和疲劳寿命的幂函数关系式的参数,进而对钢构桥梁疲劳寿命进行预测评估．     

基于时变可靠度理论的桥梁评估和剩余寿命预测

运用结构时变可靠度理论,研究现役桥梁结构可靠度随时间的变化规律,根据桥梁结构时变可靠度,对现役桥梁结构的现状进行评估;根据桥梁结构可靠度的时变规律,对现役桥梁结构的剩余寿命进行预测.结论表明,运用时变可靠度理论研究现役桥梁的时变可靠度,具有很大的理论和现实价值.     

吊杆损伤对外倾单肋式曲线钢拱桥自振特性的影响

为得到外倾单肋式曲线钢拱桥吊杆损伤对其结构动力特性的影响,以某人行钢拱桥为研究对象,采用Midas/Civil建立空间有限元模型,针对不同吊杆相同损伤程度或同一吊杆不同损伤程度对结构自振特性的影响进行了分析。分析结果表明:吊杆损伤降低了该桥梁结构的各阶自振频率,并具有自振频率降幅随吊杆损伤程度的增大而增加的特征,且结构第3阶自振频率的降幅受吊杆损伤影响程度最大。     

斜靠式拱桥施工阶段静力性能分析

采用空间有限元方法建立平顶山市城东河路湛河斜靠式拱桥施工阶段受力分析的空间有限元计算模型,通过对拱肋的浇筑以及拱架卸架过程中的内力和位移、吊杆张拉顺序的计算,给出了各施工阶段桥梁构件应力和位移、吊杆索力等随施工阶段变化的规律:拱肋主要承受压力,弯矩较小;由于系杆梁预应力的作用,系杆梁全跨受压;吊杆索力分布比较均匀,对桥面系的线形控制作用比较明显;各混凝土构件总体处于受压状态,桥梁设计最大压应力小于材料容许应力,具有较大安全储备,桥梁的变形均在设计规范规定范围之内,表明该桥梁施工方案合理.计算结果已为该桥的施工监控提供参考.     

机械力作用下煤结构破断CO释放规律及自燃预测指标修正方法

为有效区分采煤过程中机械力作用下煤机械破断CO的产生规律和释放量,利用自制粉碎实验装置开展煤机械破断实验,实验从煤样质量、电机转速和粉碎气氛3个方面进行.结果表明:CO体积分数上升速率、出现时间及绝对产生量随煤样质量、电机转速增加而增加,空气气氛下煤样CO体积分数平均上升速率高于氮气气氛下煤样.在4min粉碎时间内,机械力破断煤结构产生CO绝对产生量与煤样量呈线性关系.基于实验结果,建立工作面落煤模型,并推导出落煤过程中因机械力破断煤结构产生CO体积分数计算公式,计算结果可作为预测指标修正值对煤自燃预测预报结果进行修正.     

斜靠式钢箱系杆拱桥成桥索力检测及稳定性分析

为研究斜靠式钢箱系杆拱桥(5片拱肋)的稳定性,依托引江济淮工程下承式斜靠拱桥——创新大道桥,对成桥后的斜靠拱桥进行吊杆索力检测;并建立考虑几何及材料非线性的斜靠式钢箱系杆拱桥有限元模型,借助索力检测数据分别与设计索力值和模拟值对比分析,前者评价桥梁吊杆整体张拉控制效果,后者验证斜靠拱桥模型的可靠性;进而对该斜靠式系杆拱桥的稳定性进行了研究。结果表明：实测值与设计值最大误差为3.91%,该斜靠式拱桥吊杆整体张拉控制效果较好;实测值与模拟值最大误差为0.63%,验证了模型的可靠性。其次,施工全过程拱桥结构的稳定系数满足工程要求;斜靠钢箱拱对下承式系杆拱桥稳定性提升程度为72%,斜靠式系杆拱桥的弹性稳定性能高低取决于拱肋面外失稳出现的难易程度,初始几何缺陷对斜靠式系杆拱桥的稳定承载力影响较大;斜靠拱和风撑两者协同工作能显著提高结构稳定承载力。最后给出该类系杆拱桥的设计建议,为同类工程施工和设计提供参考。     

遗传算法在两端固定吊杆拉力测定中的应用

对于抗弯刚度和质量密度不能确切知道的两端固定吊杆,提出了利用遗传算法的吊杆拉力识别。在轴向拉力与吊杆的抗弯刚度、长度、线密度及固有频率之间的超越方程关系中,将吊杆抗弯刚度、线密度及拉力作为变量,通过测量的吊杆固有频率并利用对分法和遗传算法对某拱桥的吊杆拉力进行了计算分析。结果表明该方法是可行的。     

基于影响矩阵法的钢管混凝土拱桥索力优化模型

分析比较了几种计算索力方法的优劣,并且以东海特大桥系杆拱连续梁为例,通过引入影响矩 阵法构建了吊杆张拉优化模型,以减少吊杆张拉次数为目标,同时运用有限元分析软件 Midas Civil 建立了 桥梁模型,再对优化模型的可靠性进行了验证。研究结果表明：影响矩阵法的引入有效地减少了吊杆张拉次 数,可将吊杆的张拉调整次数缩减为两次,且优化后的吊杆成桥索力与设计值的差值控制在±3% 的范围内, 满足施工控制要求。     

基于ANSYS的钢管混凝土拱桥吊杆受火力学性能研究

高温下钢管混凝土拱桥力学性能易发生变化而丧失承载力。为对探求合理的防火设计方法提供支持,运用ANSYS热分析模型开展钢管混凝土拱桥吊杆受火力学性能研究。通过数值模拟与试验数据对比验证ANSYS热分析模型的合理性,在此基础上分析吊杆受火对钢管混凝土拱桥桥面、拱肋线形及吊杆内力影响。研究表明:吊杆受火对距其30 m以内的桥面变形及吊杆轴力影响较大。本文研究可为此类桥梁防火设计及灾后修复提供借鉴与参考。     

拱桥吊杆的常见病害分析

重点分析了拱桥吊杆的常见病害类型如：锚头部位病害、护套病害、吊杆索体病害,其中索体的钢丝锈蚀是降低吊杆承载能力和使用寿命的直接原因。在分析各种病害成因的基础上提出了改善措施来减小吊杆的病害。     

吊杆损伤下钢管混凝土拱桥的超载研究

目的 研究钢管混凝土拱桥在超载车辆作用下及短吊杆、1/4跨度处吊杆损伤时的吊杆应力变化,为钢管混凝土拱桥的安全运营提供依据.方法 建立钢管混凝土拱桥有限元模型,对钢管混凝土拱桥在2辆超载车一侧加载及吊杆损伤情况进行模拟研究.结果 有限元方法 计算得到的位移值与实测位移值相符,验证了分析模型正确性;超载作用下,短吊杆单独损伤45%以上时,短吊杆的应力超出许用应力;1/4跨度处吊杆单独损伤47%以上时,该处吊杆的应力超出许用应力;短吊杆、1/4跨度处吊杆同时损伤时,吊杆应力比相应的单独损伤情况的吊杆应力大,存在隐患更大些.结论 吊杆完好情况下,钢管混凝土拱桥通过超载车时没有安全隐患;当短吊杆、1/4跨度处吊杆存在一定损伤程度情况下,有超载车通过该桥时,存在一定的隐患;该研究对于吊杆损伤情况下拱桥超载方面的研究具有参考价值.     

蒲山大桥力学性能分析

采用MIDAS／Civil软件建立蒲山大桥——下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元计算模型,分3种工况计算该桥在恒载和恒载＋活载作用下的桥梁力学性能,计算结果表明该下承式钢管混凝土系杆拱桥的系杆最大压应力值为-12．6MPa,拱肋最大压应力值为-120．0MPa,均小于材料的设计抗压强度;吊杆安全系数最小为3．17,满足规范关于最小安全系数不得小于2．5的规定,具有较大安全储备;该桥梁在汽车荷载作用下位移满足设计规范正常使用极限状态下的变形要求。本文计算结果已为该拱桥的设计复核提供了参考。     

湘江某引航道系杆拱桥静载试验研究和数值模拟

湘江某引航道系杆拱桥运营时间已达10年以上,拱肋、吊杆及钢绞线等受到不同程度的损伤,为了验证该桥是否满足设计和使用要求,对该桥现场进行了汽车静载试验,并建立了全桥的有限元分析模型,进行了对比分析,试验结果表明：拱肋、桥面及吊杆的变形与空间有限元计算结果比较接近,大部分测点的挠度小于理论计算值,相对残余变形很小,因此可以判断结构处于弹性工作状态;大部分测点的效验系数在0.70～1.00之间;部分效验系数偏大的测点,其挠度绝对值非常小,挠跨比远远小于规范值,因此可以判断该桥梁的整体刚度满足设计要求.