海工建造场地吊索具管理现状及问题分析

目前,海工建造场地上部组块采用分片预制后再进行总装集成的建造工艺。因此,在海工建造场地会产生大量的吊装作业,吊索具作为吊装作业的重要组成部分,对吊装作业的安全性起着至关重要的作用。以海洋石油(青岛)有限公司场地为例,阐述其海工建造场地吊索具管理现状,分析吊索具管理目前存在的问题并提出建议,以加强吊索具的管理,杜绝吊装作业安全事故的发生。

实测车流作用下大跨悬索桥吊索疲劳性能分析

为研究车辆长期作用下悬索桥吊索的疲劳性能,以南京栖霞山长江大桥为工程背景,利用该桥动态称重系统的实测数据,采用有限混合分布拟合了车辆荷载模型.然后,基于时间权重矩阵模拟了桥面多车道随机车流,并基于Ansys计算了随机车流作用下的桥梁动力时程响应.在上述基础上,获取了大桥短吊索、长吊索和限位吊索3组典型吊索的应力时程,并采用名义应力法对其疲劳性能进行分析.结果表明:在随机车流作用下,大部分时间段内吊索应力波动较为平稳;各吊索应力变化趋势与车流量的变化密切相关,短吊索、长吊索以及限位吊索的最大应力幅分别为40、30和25 MPa;在车辆荷载的长期作用下,短吊索的疲劳可靠度显著低于长吊索与限位吊索.

吊索材料对某大跨中承式铁路拱桥风致响应的影响研究

为研究钢吊索和碳纤维吊索对拱桥结构静动力性能的影响,以山区某大跨中承式铁路拱桥为研究对象,建立有限元分析模型开展非线性动力仿真分析,获取了主梁和吊索不同位置的振动响应,分析了吊索材料对拱桥构件风致响应的影响规律。结果表明:(1)基于等强替换的原则,将拱桥钢吊索更换为碳纤维吊索,主梁主导的振型频率增幅达3%~12%,吊索振动基频提升约27%;(2)与采用钢吊索相比,碳纤维吊索拱桥的主梁横桥向位移增大超50%,吊索自身的横桥向位移增大约60%,而主梁的竖向位移和吊索的顺桥向位移则大幅度减小;(3)不同材料吊索的风致应力幅差异不大,均接近3 MPa;(4)采用碳纤维吊索时,拱桥的风致响应频率相对集中,采用钢吊索时则较为发散,发生振动的可能性更高。

吊索断裂对人行悬索桥冲击效应的影响研究

人行悬索桥吊索断裂不但会使局部桥面坍塌,还会由于剩余构件应力重分布程度过大而引发吊索连续断裂。采用数值模拟方法对单根吊索断裂和相邻2根吊索断裂后人行悬索桥的动力响应进行分析,并通过静力重分布系数SRF、动力重分布系数DRF、振荡系数OF和动力放大系数DAF对冲击效应进行综合评估。结果表明,单根吊索瞬断后同侧相邻吊索及断索区域纵梁的静、动力重分布程度明显,但对主缆及对侧吊索产生影响较小;同侧相邻2根吊索断裂比对侧断裂对剩余吊索和断索区主梁的影响更大;除边吊索和跨中吊索外,其他剩余吊索的SRF均在50%左右,DRF均在100%左右;接近跨中区域剩余吊索的DAF均为2.0左右,但边吊索的DAF较跨中区域增大25%左右,DAF采用2.0对于边吊索偏于不安全。单根吊索断裂后其下方相应位置处纵梁弯矩的DAF值均在1.20~1.40之间。

空间自锚式悬索桥体系转换吊索张拉力的确定

自锚式悬索桥体系转换过程中,由于主缆在吊索张拉时表现出几何非线性,发生大位移,主缆索夹点和主梁锚固点之间的吊索长度也随主缆发生了远大于其弹性变形的变化.以江西省上饶大桥为工程实例,采用等效节点力法探讨独塔空间自锚式悬索桥体系转换吊索张拉顺序、张拉力的优化.

高速铁路接触网弹性吊索疲劳仿真研究

为研究弹性吊索的服役状态与疲劳寿命,对高铁接触网出现的弹性吊索断线现象进行调研并开展疲劳研究。基于武广高铁的线路设计参数构建了弓网动态仿真模型,对300 km/h速度下的弹性吊索振动状态进行分析。由于受电弓运行通过时对接触悬挂的抬升作用,弹性吊索主要沿竖直方向振动,并在线夹位置不断承受交变弯曲载荷。在UG软件中建立了弹性吊索绞线(1×7)及其线夹的实体模型并将其导入到LS-DYNA软件中进行了应力载荷计算;其应力集中位置位于弹性吊索与其线夹连接处。将应力历程数据导入到ANSYS nCode DesignLife软件中分析弹性吊索在指定载荷下的疲劳寿命。最后,根据Miner累积损伤原则计算了300 km/h运行速度下武广高铁弹性吊索的疲劳寿命为4.58×10^(6)弓架次;当运行速度增加至350 km/h时,疲劳寿命为1.17×10^(6)弓架次;当运行速度增加至400 km/h时,疲劳寿命为4.80×10^(5)弓架次。

极值风环境下空间缆索体系悬索桥吊索耐久可靠度分析

空间缆索悬索桥是一种主缆、吊索等缆索系统向横桥向内侧倾斜或是外侧倾斜的悬索桥体系,其中吊索是重要的传力构件,但是其抗力会随着桥梁服役期的增加而下降,这会导致构件失效概率的增加和结构安全性问题。以主跨1666 m的整体式钢箱梁悬索桥为工程背景,采用不同的主缆内倾角度,试设计了7个空间缆索体系悬索桥方案。通过建立吊索抗力时变概率模型、恒载内力时变概率模型以及风载内力时变概率模型,分析比较了在恒载和极值静风荷载作用下,空间缆索悬索桥吊索可靠度指标随服役期的变化规律。分析结果表明:受均匀腐蚀与点蚀影响的吊索抗力在钢丝体开始腐蚀后的10年内,吊索的抗力不拒绝伽马分布;在第10年到第30年间,吊索抗力不拒绝韦布尔分布。吊索风载内力在服役期40年内不拒绝对数正态分布。悬索桥吊索的时变可靠度与空间缆索体系的内倾角度不相关,且同一悬索桥不同位置处的吊索耐久可靠度变化形式一致。

平行钢丝拉吊索全过程时变概率评估方法

拉吊索在服役环境、材料内部因素和外荷载等共同作用下,其抗力会随时间出现衰退,缩短使用寿命。为了对拉吊索进行长期评估,提出长效保障措施,本文提出了平行钢丝拉吊索全过程时变概率评估方法,考虑拉吊索服役环境、材料内部因素和外荷载变化,分析拉吊索服役全过程各类因素变化对服役寿命和可靠度的影响。同时,基于拉吊索可靠度变化趋势,考虑不同维护措施对拉吊索服役寿命的积极影响,分析维护措施实施时间和时长的效果,为拉吊索维修养护提供数据支撑。

基于电磁弹式索力传感器的悬索桥短吊索索力检测

采用传统索力测试方法进行短吊索索力测试的精度难以满足工程需求。本文以棋盘洲长江公路大桥悬索桥荷载试验为工程依托,提出基于磁弹原理及磁电效应的电磁弹式索力传感器检测吊索索力的方法,并与有限元分析结果以及频率法、应变法测试结果进行对比。结果表明,试验标定误差小于±2%,在荷载试验中,传统索力测试方法对吊索的测量误差偏大,采用电磁弹式索力传感器更为准确地测量了短吊索索力,解决了短吊索索力的测量难题。荷载试验的吊索索力测试结果表明,索力增量的测试值与分析值偏差小于±5%,实际索力的测试值与分析值偏差小于±4%。

吊索动力特性分析方法与工程应用

吊索作为索承桥梁的重要受力构件,决定着桥梁的承载力和耐久性,研究其动力特性对悬索桥和拱桥的设计和运营维护具有极大意义。首先运用动刚度法(DSM)得到了吊索在任意边界条件下的频率方程,并结合Wittrick-Williams(W-W)算法,提出了吊索振动模态频率精确的计算方法,形成了一套适用于吊索动力特性分析的精细化分析理论;其次利用模型参数退化、文献方法以及有限元建模求解来进行准确性验证;最后通过与明州大桥实测数据对比表明该分析理论在实际工程中具有较好的可行性。该理论体系为吊索动力特性的进一步研究提供了参考,并在一定程度上指导实际工程吊索的设计和监测。

基于阻尼器与分隔器混合措施的吊索多模态减振控制研究

吊索是悬索桥的关键传力构件,其长细比大、质量小、阻尼低,极易在动荷载作用下发生大幅振动。目前,采用索端阻尼器结合刚性分隔器的混合减振措施已被证明在悬索桥吊索减振控制中具有较好效果,但目前针对该措施的研究多局限在控制吊索的低阶及单阶模态。而某些情况下,吊索可能会出现高阶及多阶模态振动问题,超出了既有研究的适用范围。鉴于此,开展了索端阻尼器结合刚性分隔器的吊索多模态减振控制研究。首先,基于有限差分法,建立双索-阻尼器系统运动方程,并验证其准确性,得到了双索-阻尼器系统的动力特性;其次,提出双索-阻尼器系统多模态减振控制的优化目标,对分隔器和阻尼器参数进行了优化设计。结果表明,阻尼器所能提供的多阶模态阻尼效果受到分隔器的刚度和位置的影响,当分隔器安装在远离阻尼器的一端时,阻尼器能够实现更好的多模态减振效果。相较于奇数阶模态的最大阻尼比,偶数阶模态的最大阻尼比受分隔器参数的影响更为明显。

基于气凝胶拉吊索防火护套隔热性能研究

研究气凝胶拉吊索防火护套隔热性能,并利用有限元软件对气凝胶拉吊索防火护套模型进行数值分析。选取常用规格PES 7-121平行钢丝拉吊索作为研究对象,研究5种不同厚度防火护套在石油罐车火灾HCinc模型曲线中持续60 min的护套内侧温度变化规律。研究结果表明,随着火灾作用持续时间的不断增加,防火护套升温曲线基本呈线性关系,气凝胶防火护套厚度对拉吊索隔热效果影响较大,当护套厚度大于12 mm时,护套隔热效果增加不明显,当火灾持续60 min时护套内侧温度为133.7℃,隔热效率为87.85%,大于温度防护目标值300℃时隔热效率为72.42%,满足防火隔热要求。

大跨径钢管砼拱桥吊索施工及监控技术

为提高拱桥关键工序施工精度和质量水平,本文主要介绍一座主跨83.2m的钢管混凝土系杆拱桥的吊索施工和使用中监控的全过程,分析了工艺流程中一些关键工序的施工方法,并结合施工监控技术对主拱荷载传递体系建立后的主拱结构内力、截面应力、吊索索力的变化情况进行了数据收集,通过监控取得实测数据与仿真设计和理论研究的对比,提出桥梁在各种工况下吊索力学性能变化的观点,得出结论:经过精细化施工吊索无论在静载或动载下监控数据与理论分析均在合理范围内,并满足规范要求。

高速铁路接触网弹性吊索失效机理分析

随着高铁列车运行速度的不断提升和开行数量的增加,高速铁路接触网弹性吊索的服役环境变得更加复杂、恶劣,进而导致其在服役过程中易于发生疲劳断裂。基于高速铁路接触网弹性吊索的服役工况,结合失效分析和动力学仿真,对弹性吊索进行失效机理分析。首先采用扫描电子显微镜(SEM)表征吊索断口处的微观组织形貌,并通过能谱(EDS)对断口处的成分进行分析,系统研究吊索的断裂机制;然后基于动力学理论构建“车-弓-网”空气动力学模型和弓网刚柔耦合多体动力学模型,采用流-固耦合方法,实现气动与多体动力学的耦合;最后结合吊索服役工况,对明线与隧道,以及隧道内不同张力条件下弹性吊索振动及受力的影响进行仿真模拟。结果表明:线夹紧固时引起弹性吊索的横向压痕,在弓网振动引起的疲劳交变应力作用下导致弹性吊索发生弯曲疲劳断裂,含有S、Cl离子的大气腐蚀环境加速了断裂进程。隧道内受电弓气动抬升力的变化,导致弹性吊索的动态张力、振幅、弯折角度大幅增大,是造成隧道内弹性吊索过早疲劳失效的根本原因;同时张力的松弛导致振幅增大也进一步缩短了弹性吊索的寿命。建议优化弹性吊索与线夹的连接方式,降低连接时的弯曲应力,从而提高弹性吊索的使用寿命。

大跨连续钢桁拱桥吊索塔架系统设计与施工

吊索塔架是大跨连续钢桁拱桥施工的关键临时结构。以江汉七桥钢桁拱桥施工为例,建立有限元模型,计算分析悬臂架设不同工况应力、挠曲及倾覆稳定性。采取工厂制造及现场预拼等施工措施,解决钢桁拱悬臂架设倾覆稳定和合龙问题。结果表明,通过合理设置塔高及吊索前后锚点,采取边跨压重、边支点锚拉等措施,使吊索塔架与拱梁协同受力,实现了大跨度钢桁拱悬臂架设结构内力均衡、抗倾覆性能好、线形控制好以及高精度合龙的目标,保证了钢桁拱施工安全。

两类悬索桥吊索气动稳定性比较研究

大跨度悬索桥吊索常发生大幅风致振动,一种可能的机理为吊索索股间的尾流致振。为研究吊索表面粗糙度对其气动稳定性的影响,分别针对平行钢丝吊索和钢绞线吊索,制作表面光滑、粗糙索股模型,进行测力风洞试验,得到光滑和粗糙下游索股的平均气动力系数,在此基础上,依据Routh-Hurwitz稳定性判据,对平行钢丝吊索和钢绞线吊索的气动失稳区域进行比较研究。结果表明:平行钢丝吊索与钢绞线吊索的平均气动力系数空间分布特征存在较明显区别;两种吊索的不稳定区域整体上呈条带状,宽度约为1～2D,且平行钢丝吊索的失稳区域向中心线两边发散的比钢绞线吊索更为明显;在3≤X≤4区域,尾流吊索发生气动失稳可能性较大,特别是钢绞线吊索。

自锚式悬索桥吊索张拉对主缆垂度敏感性分析

为确定大跨自锚式悬索桥先斜拉、后悬索施工方案中吊索张拉方案,以鹅公岩轨道交通专用桥工程为背景,采用有限元软件ANSYS建立自锚式悬索桥成桥的计算模型,依据Ernst公式调整材料等效弹性模量,研究在单吊点、双吊点、三吊点荷载作用下主缆的位移变化,在前期大部分未挂上吊索、后期少部分未挂上吊索时通过4个算例分析主缆位移变化,分析不同吊索张拉方案、结构体系转化工程中对主缆垂度敏感性。研究结果表明:单位荷载作用下,中跨与边跨节点主缆位移变化明显,主塔两侧、中跨跨中、主梁锚固端对单位荷载的作用不敏感;吊索张拉过程中张拉位置处的主缆变形对已张拉点主缆垂度敏感性弱相干,对未张拉相邻吊点主缆垂度敏感性强相干;吊索张拉前期,主缆位移呈非线性变化,后期呈线性变化。

不中断交通条件下的悬索桥吊索更换方案及托换装置设计

为研究不中断交通条件下的长吊索更换技术,本文以某悬索桥吊索更换工程为背景,根据原吊索的构造特点,考虑托换装置在主缆上的不同安装方式,设计出骑跨式和销耳式2套吊索更换托换装置。通过对托换装置、张拉系统、反力梁的设计构造分析,换索过程中结构的受力性能分析,比较了2套方案的优劣。结果表明:吊索更换过程中2套托换装置的传力路径基本一致,由于销耳式托换装置设计方案中锁夹的构造形式与永久索夹相同,施工时选用了销耳式托换装置。

自锚式悬索桥吊索索力检测问题探讨

为分析频率法在自锚式悬索桥短吊索索力测试中应用的可行性,在概述频率法检测原理的基础上,分析影响测试结果的主要因素,并对计算长度选取、振动影响等引起的测值误差进行比较。通过现场测试及分析验证,应用频率法及相关公式测试计算吊索索力能提升测值精度,并可在同类工程索力检测中推广应用。

突然断索后双吊索形式自锚式悬索桥安全分析

吊索是决定悬索桥结构安全的关键构件,已建悬索桥的吊索普遍存在锈蚀的现象,在锈蚀与疲劳荷载作用下,吊索可能发生突然断裂.已有研究及工程实例均表明,单根吊索断裂后其余的吊索有连续断裂的危险,从而导致全桥的倒塌.使用双吊索可以改善断索对悬索桥结构安全的影响.为研究双吊索对悬索桥安全性的改善程度以及断索后悬索桥结构的动力响应,基于非线性静力和动力分析方法,以某200 m的混凝土自锚式悬索桥为例,进行了悬索桥断索后结构的响应研究.研究结果表明,双吊索能大幅度降低断索后悬索桥结构的响应,从而提高了全桥在运营维护阶段的安全性.研究结论可为悬索桥吊索的更换、维修和加固提供参考.