拱式桥梁破损安全吊杆及其系统研究

拱桥吊杆破断的寿命统计为10年左右,因此在桥梁的服役期内,吊杆将多次拆换或破断.囿于问题的随机背景,吊杆的寿命预测是一个非确定性的统计量.吊杆破断的年月并不确知,以致吊杆骤断,没有杜绝.基于破损安全理论,研究拱式桥梁的吊杆及其系统.冀在实现:吊杆骤断,桥梁不致受损或垮塌;吊杆随断随换,勿需依赖于检测、诊断、寿命预测及健康监测等.     

基于准静态应变影响线的拱桥吊杆损伤识别及评估

为解决拱桥吊杆损伤的精确识别难题,建立了一种下承式系杆拱桥简化力学模型,并通过力法推导得到了下承式系杆拱桥吊杆应变影响线解析式,据此提出了一种基于下承式系杆拱桥吊杆准静态应变影响线指标的损伤识别方法。借助有限元法验证了该方法对于常规吊杆数目拱桥的适用性,并利用有限元模型算例研究了测试噪声、损伤位置、损伤程度、损伤类别对损伤评估结果的影响,提出了科学的车辆加载实施方案。研究结果表明：在10%的测试噪声内,准静态应变影响线差值曲率法能精准定位拱桥吊杆的局部损伤位置,并可定量评估其损伤程度,在系梁、风撑、拱肋等其他结构损伤时,该方法仍具有良好的识别效果。     

钢管混凝土柔性系杆拱桥施工阶段的静力计算分析

以某大桥为工程背景,采用空间有限元分析方法,对下承式钢管混凝土简支柔性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算;介绍了该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,并分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律.计算结果表明,该施工阶段静力计算方法较为符合简支拱桥各个施工阶段的受力特点,是可行的,其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考.     

基于荷载试验的在役钢管混凝土拱桥安全评估

在现行规范理论与荷载试验基础上,建立在役钢管混凝土拱桥结构状态安全性评估模型,通过对评估模型进行理论加载分析,确定评估模型中各计算公式的技术参数值。阐述安全评估性指标的试验方法,对某在役钢管混凝土拱桥开展静力动力荷载试验,实测各种加载工况下在役桥梁的技术状况参数和吊杆索力数值,通过与理论数值进行对比分析,确定桥梁在役静力、动力性能是否满足安全要求。结果表明,该评估方法获得结论能够有效地反映出桥梁的实际使用情况,为后续桥梁运营阶段的养护维修和安全状态评估提供了实践参考。     

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。     

某下承式拱桥车振动力性能分析

为研究下承式拱桥在移动车辆荷载作用下的动力性能,对某下承式拱桥建立三维有限元模型,并通过环境振动试验对该桥进行模态参数识别,以此验证有限元模型的可靠性。在不同车速荷载作用下对该桥梁的动力响应进行了对比分析,并在此基础上采用狄克曼舒适度评价指标对桥梁进行车振舒适度评价。结果表明:冲击系数的大小不仅和结构基频有关,还与车辆的行驶速度有关,车速越大冲击系数越大;桥梁的横向舒适性较好,竖向舒适性较差。       

刚架拱桥力学性能分析

在役旧刚架拱桥大多破损严重,以山东省三二七线某运河大桥为例.结合钢架拱桥的结构特点.采用空间有限元法对其进行了静力和动力力学性能的分析,对其受力特点和损伤破坏的机理进行了探讨.揭示了按照旧规范设计的旧刚架拱桥存在承载能力不足,急需加固维修的使用状况.分析结果为其性能评估提供了基础,为桥梁的继续安全使用、养护、加固、改建或限栽通行提供了可靠的技术资料,其结果可用于其它类似桥梁的分析.     

钢棒型短吊杆索力测试方法的比较分析

短吊杆是中、下承式钢管混凝土拱桥的核心承载构件,其使用期间的安全性和耐久性严重影响桥梁运营寿命。为了更好地监测拱桥短吊杆受力性能,采用光纤光栅传感方法和磁通量传感方法两种索力测量方法,对材质35CrMo、长度5.0 m、直径85 mm的钢棒型短吊杆试件进行索力测量试验。通过温度传感特性试验、短吊杆张拉性能试验进行对比分析,结果表明,两种传感方法测量的钢棒型短吊杆线性传感性能、重复性均较好,光纤光栅传感法索力测量误差约为±6%;而磁通量传感法索力误差最大为1.31%,测量误差稳定在±2%以内。两种测量方法均不受短吊杆长度、抗弯刚度等边界条件影响,较为适合拱桥短吊杆索力的长期监测,磁通量传感法测量短吊杆索力精度更为理想。     

大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析

利用有限元法建立大跨度钢管混凝土拱桥的结构模型,计算其自振性能,应用时程分析法,计算该桥考虑吊杆张力和拱肋初始应力影响的动力特性和地震响应,并与不计吊杆张力和拱肋初应力影响的桥梁动力特性和地震响应进行了比较,分析了该拱桥的结构抗震反应.结果表明,初始应力对于拱肋的力学性能影响不大,并满足设计要求,本桥抗震性能良好.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

浅析"宜宾市小南门金沙江大桥"桥塌原因与修缮方案

宜宾市小南门金沙江大桥是一座主桥为中承式劲性钢骨钢筋砼结构拱桥,该桥结构新颖、美观,是连接宜宾新老市区的交通咽喉,过桥的人流量与车流量的快速增长加大了吊杆的疲劳破坏,吊杆的锈蚀降低其承载能力,从而导致了吊杆断裂引起桥塌.通过对塌桥事故原因的分析,认为修缮方案应为更换吊杆,增加纵梁,减少"飘浮式"体系对该桥带来的影响.     

系杆拱桥中碳纤维吊杆初始张拉力控制

以已制作的舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型为实例,对如何确定系杆拱桥中碳纤维CFRP吊杆初始张拉力进行了研究,可为以后CFRP吊杆的张拉控制提供科学依据.建立舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型的有限元模型,采用逆向施工法得出每根吊杆的初始张拉力,然后,采用正常施工顺序对缩尺模型的CFRP吊杆进行张拉.对比有限元计算值和实际测量值,两者数值能够很好地吻合.研究表明：用有限元的逆向施工法指导系杆拱桥中CFRP吊杆初始张拉力的确定是确实可行的.     

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.     

下承式双肋斜张拱桥侧倾稳定实用计算方法

考虑索和吊桥的非保向力效应,利用能量法对下承式平行双肋斜张拱桥的横向稳定问题进行分析,得到了斜张拱桥横向屈曲临界荷载的实用计算表达式.研究表明,索结构的索面大小、水平倾角、索张力大小及拱上锚固位置和拱结构的矢跨比、横撑在拱切向面内抗弯刚度、横撑数量等因素对结构横向稳定性能影响很大,而横撑在拱径向面内抗弯刚度和拱肋抗扭刚度、竖向抗弯刚度等因素的影响很小;考虑非保向力效应后,拉索使结构横向稳定性能有显著提高.