EM法测量索张力的理论与工程实践研究

EM法是一种新型的用于测量索张力的理论方法.基于铁磁材料的磁弹性能,阐述磁弹法测量索力的基本原理,自主研发的磁通量传感器由测量仪、双线圈传感器和索力测试软件组成.介绍将其应用于航海博物馆、广东省博物馆、南京新会展中心和天津滨海国际会展中心工程的索力监测控制.试验以及监测结果表明,该方法可以方便快捷、准确的测定索在张拉过程中的索力,具有较好的稳定性和可重复性,满足施工过程和使用过程监测的要求.     

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。     

常德芦荻山收费站全张拉索膜结构预应力施加数值模拟与施工监测

采用MIDAS/Gen和ANSYS有限元分析软件对常德芦荻山收费站全张拉预应力索膜结构的预应力施加过程进行数值模拟,对该结构的初始应力状态进行反复试算,得出最佳索力初始应力;为确保施工过程中的索力预张力施工的可靠性及施工安全性,对该结构中主结构索力施加的施工全过程索力、位形以及桅杆应力监测。研究表明:整体张拉结构形式预应力的施加宜采用先同步张拉背索,然后张拉谷索的方法使整体结构成形;在预应力施加初始阶段结构变形量较大,预应力的施加过程应分级缓慢加载;张拉过程中,桅杆在动态过程中应力变化比较复杂,对钢桅杆的应力监测十分必要。模拟结果与监测结果吻合较好,表明该数值模拟方法切实可行,施工过程中结构关键杆件应力、索力及位移在可控范围之内,施工方案可以很好地满足设计要求。     

组合网架结构预应力施工模拟分析与监测

对济南体校2号馆预应力组合网架进行了索张拉过程的施工模拟分析,并计算了张拉阶段的索张力控制值。采用振弦式应变传感器、电阻应变片、全站仪等测量仪器对预应力张拉过程中的索力、杆件应力及挠度进行了实时监测。试验表明施工监测数据和理论计算结果吻合较好。楼板全现浇预应力组合网架施工方法合理,结构具有良好的整体工作性能。     

光纤光栅基座夹具测量法索结构模型索力监测试验

为验证光纤光栅基座夹具测量法应用于索结构索力监测的可靠性,利用全局布索预应力钢框架缩尺模型,将缩尺模型既作为新建工程,也作为既有工程,模拟施工阶段以及运营过程中拉索的受力情况。将光纤光栅基座夹具测量法与压力传感器法及电阻应变法做横向对比,试验结果表明光纤光栅基座夹具测量法能够准确地对索结构进行索力监测,且精度明显高于应变片法,完全可以代替在拉索锚固端安装穿心式压力传感器的索力测量方法,实现结构中索力的实时监测。     

预应力空间网格结构的预应力施工控制理论研究

针对预应力空间网格结构在在预应力施工过程中的实际状态与理论分析模型存在差异的情况,提出"预应力空间网格结构的预应力施工控制"问题。并从系统分析的观点出发,建立索力递推系统对该问题进行详细讨论,从理论上证明只有在索力间相互影响满足一定要求的情况下,恒以目标索力为索张拉力进行循环补拉才能使实际索力不断逼近目标索力,但逼近的速度受3个因素的影响:索力间相互影响、索数目、循环补拉开始前实际索力与目标索力的差值。索力间相互影响越大,索的数目越多,张拉开始前实际索力与目标索力相差越大,则实际索力逼近目标索力的速度越慢,为达到目标索力要求需要进行的循环次数也会增加。为此,提出"基于索力观测值的预应力施工方案决策"的概念,讨论两种基于索力观测值的预应力施工方案决策方法:数学方程法和迭代求解法。最后通过工程算例验证所提出的预应力施工控制理论的正确性。     

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。     

乐清体育场月牙形索桁张力罩棚结构的索力监测

索力监测对保障索杆张力结构施工张拉阶段预张力的有效建立或服役期中的结构安全具有重要意义.以一个新型索杆张力结构——乐清市体育场月牙形索桁张力罩棚结构为例,结合该结构的特点制定了索力监测方案,将FBG和EM两种索力测量方法应用于该结构的索力监测并建立了能够长期运作的实时索力监测系统,介绍了利用这两种方法测量索力的关键步骤.通过分析该索力监测系统在施工张拉阶段的监测结果发现,FBG和EM传感器能够准确地反映结构施工张拉阶段的预张力变化,体育场结构有效地建立了设计预张力,上、下径向索及内环索的预张力偏差均在8%以内.     

预应力张弦梁结构的施工技术创新

如皋市行政综合服务中心工程预应力张弦梁结构施工过程中,对张拉端采用插板式预埋件,承重索采用与撑杆销接或固定两种索夹结构,稳定索采用撑杆分段外加加强坏的套管结构.施工过程中加强控制,对索力与变形进行仿真模拟计算和监测,监测数据和理论计算结果相吻合.     

援柬埔寨国家体育场斜拉索桁结构施工过程分析

援柬埔寨国家体育场罩棚体系是由索桁架、环索、稳定索及斜拉索组成的空间斜拉索桁结构,最大悬挑跨度约65m。为制订一种安全可靠且有效的施工方案,对援柬埔寨国家体育场罩棚的预应力张拉方案进行施工过程分析,确定在施工张拉过程中各跨挠度、钢结构应力和拉索索力的变化规律。采用ANSYS软件对索结构进行施工仿真模拟,分析施工过程中的索力、结构变形和钢结构应力等数据,确定拉索施工方案,保证结构安全性。     

索支承桥梁拉索张拉优化方法

索支承桥梁结构的拉索张拉是一项复杂的施工技术,传统基于经验的张拉方法索力无法有效地达到理想的设计目标.在对传统张拉方法分析的基础上,利用拉索张拉力影响矩阵、泛函极值原理及对张拉力进行拆分,提出了优化的拉索张拉方法;根据该优化方法形成的施工技术,应用于天津海河大沽桥的拉索张拉施工,使拉索张拉次数大大减少、施工进度加快,目标索力的精度明显提高,表明了该方法可靠性、实用性.     

拱桥缆索吊装法施工中索力计算方法的探讨

拱桥缆索吊装施工中索力计算是该类桥梁施工控制的重要环节,索力计算主要有解析法与数值法,以主拱变形为目标的索力计算方法属于数值法中有限元方法的一种,运用此方法对大宁河大桥主拱安装所需的扣索索力及拱肋预抬量进行控制,并取得良好效果。     

新建抛石海堤对海底光缆影响研究

根据某新建海堤跨越海堤光缆的施工工况,基于ANSYS有限元软件计算分析了抛石海堤施工对光缆力学特性的影响。计算结果表明:在合理安排施工工序的条件下,海堤施工对光缆的影响较小;在极端不利组合条件下,海堤竣工时光缆所受的最大轴力为5.9 t,最大拉伸应变0.44%,均在光缆正常工作范围内;考虑地基土层参数的敏感性,将地基土层的弹性模量降低10%进行计算,结果显示,海堤竣工时光缆所受的最大轴力为6.86t,最大拉伸应变0.51%,仍小于光缆正常工作的允许值。计算分析结果对沿海海堤跨越海底光缆及管道保护设计具有一定参考意义。     

肋环型索穹顶初始预应力分布的快速计算法

肋环型索穹顶是美国工程师Geigcr根据Fuller的张拉整体结构思想开发的一种新型预张力结构，并最早应用在汉城奥运会的体操馆和击剑馆。考虑到该结构是一种轴对称结构，本文提出了确定初始预应力分布的快速计算法．该法从平面径向桁架节点平衡关系入手，推导了不设和设有内拉环的肋环型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式。对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表。通过本文提供的分析方法、计算公式和内力计算用表，可方便快速地确定肋环型索穹顶结构的初始预应力分布，为该类结构的进一步设计和力学性能分析提供基础。     

一种新型桥梁索力测试系统及方法

索力测试是桥梁健康监测的重要测试项目,通过相关索力测试技术的研究,设计开发一种基于频率法测索力的无线桥梁索力测试系统。设计开发了无线 MEMS 电容式加速度传感器,阐述了系统设计原理,论述了索力测试中,测点的布置及新型基频计算算法,并根据实际工程,对系统的使用进行了详尽的描述。通过相关索力计算算法的论证,得出动测法索力精确计算比较准确,并通过实验进行了验证。为桥梁测量工程提供了一种高效、可靠和便捷的索力测试系统及方法,对工程人员具有重要的参考价值。     

支架法施工斜拉桥时施工索力的确定

通过对某一采用满堂支架现浇法施工的斜拉桥的分析,明确了对该桥斜拉索需采用二次张拉到位的方式,介绍了斜拉桥拉索初始张拉力的确定方法以及成桥后的索力调整方法。     

黄河万家寨水利枢纽工程人行索桥主索锚碇系统加固技术

黄河万家寨水利枢纽工程人行索桥原为一临时建筑物,经过十多年的应用,现欲使之成为永久结构,需要对主桥上部结构按照永久结构体系进行加固。索桥主索锚碇系统是整个索桥的生命线,它的耐久性和可靠性是整个索桥可持续使用的关键。由于索桥主缆采用50年代进口钢丝绳系统,而且是施工周转材料,同时索桥原锚固系统采用契紧加绳夹的结构形式,为保证新的加固体系与原体系共同起作用,对新的锚固系统提出了非常大的难题。经过不同试验研究,最终采用“三片式夹持,环氧砂浆握裹,支承箱传力”的组合锚固新系统。该系统采用特殊的张拉工艺和顶压工艺,能够使用新夹持系统与原系统共同受力。而且具有良好的握裹和防护的作用,在同类型结构体系中具有很好的借鉴和参考作用。     

鄂尔多斯东胜体育中心体育场拉索施工技术研究

鄂尔多斯东胜体育中心体育场采用钢拱斜拉网格结构体系,拉索数量多,相互影响较大。针对工程特点对结构进行找力分析,得出每根拉索对应的等效预张力,并考虑施工过程中拉索长度的变化,确定合理的拉索原始长度及调节量;采用基于改进遗传算法的优化理论确定拉索施工顺序,按此顺序对拉索施加相应的等效预张力,得出每根拉索的施工张拉力。     

劲柔索张拉穹顶结构施工仿真分析

阐述了鞍山体育中心训练馆工程采用我国自主知识产权的劲柔索张拉穹顶结构施工方案,以及施工全过程张拉控制值的确定。实践表明,预应力的逐步施加是工程能否顺利实现的关键,针对这个问题,文中运用作者提出的适于该种结构形式的“改进的倒退分析方法”进行模拟施工全过程的力学跟踪分析,其计算结果不仅包括结构施工完毕的结构内力和节点位移,而且包括施工过程中在任意时刻所有构件的内力和节点变化,以便得到施工各阶段柔索施工张拉控制值,使结构达到最终理想成形状态。     

独塔单索面斜拉桥换索施工

上海恒丰北路斜拉桥为独塔单索面混凝土斜拉桥,跨越铁路、轨道交通线路和城市道路,已使用了十多年。2003年将全桥60根拉索全部更换。该文介绍了该桥换索的施工工艺、拉索安装索力计算、施工支架和换索期间的交通组织措施。为类似换索工程施工积累了宝贵经验。