基于低频悬吊系统的安装灯具斜拉索驰振性能风洞试验研究

灯具会改变斜拉索的气动外形,可能诱发驰振现象。为研究不同灯具对斜拉索驰振性能的影响,以某大跨斜拉桥斜拉索为研究背景,开发了一种节段模型低频悬吊系统,开展了节段模型测振风洞试验,研究了0°~180°风攻角条件下安装抱箍式、贴合式和分离式三种灯具斜拉索的驰振性能,并分析了附加阻尼对安装灯具斜拉索驰振临界风速的影响。研究结果表明:灯具类型和斜拉索直径是影响斜拉索驰振性能的重要因素。安装抱箍式灯具斜拉索未发生驰振现象,而安装贴合式灯具斜拉索和分离式灯具斜拉索均在低风速下发生了驰振,说明贴合式灯具和分离式灯具会降低斜拉索的驰振稳定性。安装贴合式灯具时,直径200 mm斜拉索的不利风攻角是160°,而直径260 mm斜拉索的不利风攻角是30°和150°;安装分离式灯具时,直径200 mm斜拉索的不利风攻角是20°,而直径260 mm斜拉索未观测到驰振现象。增大阻尼能提高斜拉索的驰振临界风速。相关研究成果可为安装灯具斜拉索的驰振性能及减振控制研究提供重要参考。

斜拉索表观病害图像智能识别综述

斜拉索是斜拉桥的主要承重构件之一,其外层护套病害容易渗透影响索内钢丝健康,采用视频图像法智能识别出拉索表观病害意义重大.从传统图像检测和深度学习两方面系统地综述了基于图像识别的斜拉索表观损伤识别方法,以及各个方法的基本原理和应用效果,对目前的检测实例进行深入分析;介绍一些前沿深度学习方法,为拉索表观检测提供参考;归纳各类方法的主要特点,对目前检测中存在的问题进行了探讨和展望.以深度学习模型为主的图像识别方法具有较好的识别准确率和算法鲁棒性、较强的学习能力和适应性,综合图像缺陷识别效果最优,但仍存在检测精度和速度难平衡、图像数据需求大和标注成本高等难点.为此,可以采取提高图像质量、构建更多半监督和无监督相关的深度学习模型、提升检测模型学习能力等手段改善检测方法.

基于轻量化卷积神经网络的桥梁斜拉索PE护套损伤识别方法

深度神经网络和计算机视觉技术近年来在结构健康监测中发挥了越来越重要的作用。利用无人机航拍采集的桥梁斜拉索损伤图像数据,研究基于深度学习技术的斜拉索PE护套损伤识别方法。为实现在较低运算能力设备上对大跨度桥梁斜拉索表面局部损伤的智能快速识别,解决传统深度卷积神经网络的运算效率相对较低、模型参数规模较大的问题,提出轻量化处理的区域推荐型卷积神经网络模型。介绍区域推荐网络与其轻量化改进方法的理论基础,分析轻量化模型处理的必要性,其能在保证识别精度的前提下降低模型训练与预测的设备性能需求,达到节约计算资源与时间的目的;通过数据增广等多手段解决损伤样本数据量不足的问题,设置对比试验,统计分析结果,验证了轻量化神经网络模型的优越性。结果表明,轻量化网络在牺牲少量识别准确度的前提下,能够在较大程度上实现对模型复杂度与计算量的改进,在工程应用中能有效拓展神经网络的实用性。

大型斜拉索桥梁HDPE护套脱落反力顶升还原的施工质量控制分析

斜拉索桥梁是现代大跨度桥梁建设中的一种重要形式,其结构复杂、技术要求高。在实际运营过程中,随着外部环境的影响,斜拉索桥梁的HDPE护套可能会出现脱落现象,这对桥梁的安全性和耐久性构成了严重威胁。本文将根据对跨江大桥斜拉索护套管修复处治情况,详细探讨大型斜拉索桥梁HDPE护套脱落后的反力顶升还原施工技术及装饰的质量通病、造成质量问题的主要原因以及施工质量控制措施,以期为类似工程提供参考和借鉴。

混凝土现浇梁与斜拉索综合线性内力监控技术

随着大跨度斜拉桥结构的广泛应用,其施工安全与精度控制愈发受到重视。该文围绕混凝土现浇梁与斜拉索的综合线性内力监控技术展开,旨在提高施工阶段的监控效率和精确度。通过设置详尽的监测点和采用高精度监测仪器,对主塔偏位、承台沉降和结构应力进行实时监测。预期通过实施系统的监控方案,能有效控制结构在施工过程中的偏移和变形,确保结构安全和施工质量。该研究强调精确监控在确保大跨度斜拉桥结构施工安全中的关键作用,为今后类似工程提供重要的技术参考。

龙里河大桥斜拉索安装施工关键技术

贵州省黔南州龙里河大桥是世界首座峡谷景观斜拉桥。本文通过对龙里河大桥不同规格斜拉索提升、桥面展索及梁端牵引方式进行研究,在主塔塔顶搭设的型钢吊架提升系统使拉索软牵引阶段更加安全便捷,充分利用了现场既有机械设备,大大降低了施工难度及操作风险,分析了主桥斜拉索安装过程中施工技术要点及专项质量安全控制要点,可为类似项目提供借鉴。

平行钢丝斜拉索更换施工新索无应力长度确定方法研究

为准确确定平行钢丝斜拉索更换施工新索无应力长度,基于悬链线法和无应力状态法,并结合斜拉索索力、锚点间距、斜拉索原始加工长度和实际锚固位置等数据,综合提出5种针对不同数据场景下的平行钢丝斜拉索新索无应力长度快速计算方法。以攀枝花炳草岗大桥为背景,采用5种方法计算该桥新索无应力长度,分析其合理性,并进一步提出6项新索无应力长度复核计算准则。结果表明:在充分研判炳草岗大桥基础资料并对照6项复核计算准则的合理性后,基于无应力状态法,并结合旧索加工总长和实测锚具伸出量,准确给出了新索无应力长度。该桥新索张拉锚固完成后,塔、梁端实际锚固位置合理、可控,成功解决了其基础资料混乱、斜拉索锚固位置不当的问题。

安装肋条斜拉索的涡激振动和气动力特性研究

以安装肋条斜拉索为研究对象,通过风洞试验系统研究肋条的安装方式(通长安装和间断交错安装)、尺寸和数量对斜拉索涡激振动和气动力的影响,并分析涡激振动的抑制机理.结果表明:和标准斜拉索相比,安装肋条斜拉索能有效抑制涡激振动,且间断交错安装方式的抑振效果优于通长安装方式,肋条数量为8根的控制效果优于6根和12根;增加肋条宽度和厚度都会减小涡激振动振幅;肋条斜拉索的脉动升力系数显著小于标准斜拉索,且功率谱尖峰幅值降低或不存在显著尖峰,表明间断交错肋条可以降低卡门涡脱落强度甚至完全抑制;对于气动力,在试验雷诺数范围内,安装肋条后平均气动力系数无明显雷诺数效应;相比于标准斜拉索,肋条为通长安装时均会增加斜拉索的平均阻力系数,而采用间断交错安装时,不同肋条数量、尺寸和风攻角对斜拉索的增阻减阻情况不同.当采用8根尺寸为20 mm×15mm的肋条间断交错安装时,在所有风攻角下都有良好的抑振效果,最大涡振振幅减小率可达到96.79%,且平均阻力系数均稳定在1.13附近,平均升力系数均稳定在0附近.

带碰撞的惯质调谐质量阻尼器对斜拉索涡激振动控制研究

在以往惯质调谐质量阻尼器(tuned mass damper-inerter, TMDI)的研究基础上,引入非线性碰撞机制,提出一种带碰撞的新型惯质调谐质量阻尼器(pounding tuned mass damper-inerter, PTMDI)来对斜拉索的涡激振动进行控制。该阻尼器不仅能减小装置尺寸,又能利用振子在碰撞过程中产生的加速度突变来提高惯质器的质量放大效应,在一定程度上解决传统惯质型阻尼器一端尽量固接的安装方式,布置上更为灵活。建立了设有该装置的斜拉索涡激减振控制方程,分析了拉索涡激振动特性,并对其减振性能进行了研究。对阻尼器惯容参数和碰撞参数的影响及优化问题进行了探讨,给出了最优参数的取值方法。算例表明,所提PTMDI能显著降低斜拉索的涡激振动响应,且在所提优化方法得到的最优参数下具有更为优越的控制能力。对于常遇风时拉索出现的多模态涡激振动控制分析表明,碰撞机制能使PTMDI的鲁棒性得到提升,对多模态涡激振动也有相当程度的控制效果。

马鞍山长江公铁大桥2100 MPa高强度钢绞线斜拉索及锚具研制

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的∅15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技术指标要求,在1860 MPa钢绞线基础上,研制2100 MPa钢绞线及配套锚具。通过提高钢绞线原材料盘条中C、Si、Mn元素含量及改进钢丝拉拔工艺,选择直径14.0 mm的PQS92Si-HT盘条为2100 MPa钢绞线原材料。为提高钢绞线的锚固性能,夹片选择20CrMnTi钢,夹片长度52 mm、牙高0.45 mm、锥角6°10′、表面粗糙度R a3.2以上且表面硬度不低于56 HRC。根据2100 MPa钢绞线锚具的载荷变化和现行锚具锚板的材料性能,锚板选择40Cr钢,并进行调质处理。对研制的2100 MPa钢绞线及配套锚具进行单孔锚及斜拉索锚具组件疲劳试验及疲劳后静载试验。结果表明:研制的2100 MPa钢绞线及其锚具组件均满足规范要求,可应用于马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥。

随机激励下斜拉索-梁参数振动模型及响应分析

为了揭示随机激励下斜拉索参数振动特性,考虑拉索几何非线性、倾角以及桥面梁的协同振动影响,建立了斜拉索-桥面梁耦合参数振动模型,利用相空间变换推导了索-梁结构耦合振动伊藤状态方程组,给出了高斯白噪声作用下索梁振动时程求解迭代格式,分析了拉索随机响应时程、频域、统计特性以及概率密度变化,并与高斯截断方法进行比较,考察了拉索阻尼比、初始张力、桥面梁的初始扰动以及随机激励强度对拉索振动的影响规律。结果表明:斜拉索振动迭代方法可有效求解随机激励下索-梁耦合参数振动时程,与传统的高斯截断方法的计算结果吻合;随机激励下,斜拉索“拍振”振幅具有明显的不确定性,斜拉索与桥面梁结构发生耦合振动时,两者之间存在能量传递现象;斜拉索随机激励位移响应均值具有非平稳瞬态特性,其位移均方差的稳定时间大于理想激励下的响应;斜拉索响应功率峰值对应的频率和功率谱密度旁瓣峰值衰减量基本一致,但斜拉索第一旁瓣峰值与主峰差值并不相同。斜拉索振动响应概率密度分布满足高斯分布形态,置信区间约为0.98,符合马尔科夫性质。随着阻尼比增大,拉索阻尼抑制效率降低;桥面梁初始扰动越大,拉索振动位移越大;拉索张力越大,拉索振动幅值呈非线性减小趋势,但张力进一步增大时,拉索振动幅值衰减趋于稳定;随机激励强度越大,拉索响应越大。

常泰长江大桥斜拉索施工期扭转影响分析及防控装置设计研究

常泰长江大桥是世界上最大跨径斜拉桥,主跨跨径为1208 m。斜拉索规格和索力大,施工过程中斜拉索扭转问题突出。本文开展斜拉索扭转对主梁安装控制影响的研究,计算分析表明,斜拉索扭转对斜拉索钢丝应力、斜拉索索力均有一定影响,对主梁线形影响显著,斜拉索扭转0.5°,主跨位移变化0.46 m;提出了一种斜拉索张拉防扭转装置及其设计方法,现场应用中斜拉索张拉过程中无扭转现象,施工过程中最大线形误差小于5 cm。

马鞍山公铁两用长江大桥正进行镀锌钢绞线斜拉索安装

2024年7月29日,位于安徽省当涂县境内的巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汉航道桥施工现场,工人们正进行镀锌钢绞线斜拉索安装。作为巢马城际铁路控制性工程,该航道桥全面进入斜拉索安装阶段,也是在世界桥梁史上首次成功应用强度最高的2100MPa耐候钢绞线斜拉索。

车辆荷载作用下斜拉索参数振动分析

当外部荷载激励的频率与斜拉索自身的频率呈一定倍数关系时,斜拉索便会发生参数振动,产生非常大的位移响应,会给车辆、行人、桥梁以及拉索本身带来非常严重的灾害,这一现象也引起了学者和社会各界的高度关注。以某超大跨度斜拉桥作为研究对象,采取ANSYS有限元分析法,考虑车桥耦合以及桥面不平顺等因素,研究斜拉索在车辆荷载作用下发生大幅值参数振动的可能性。研究表明,由于斜拉桥有限速要求,若桥面上车辆都在规定时速内行驶,斜拉索不会发生大幅值参数振动。

带肋斜拉索涡激振动和气动力特性的试验研究

为研究肋条安装方式(通长安装与间断交错安装)对斜拉索涡激振动和气动力特性的影响规律,进行了斜拉索节段模型的风洞试验。结果表明:只要安装肋条,就能够在一定程度上抑制斜拉索的涡激振动,在试验参数范围内,斜拉索涡激振动幅值最少可以降低46.16%;当肋条为通长安装时,会明显降低斜拉索涡激振动,但是会造成起振风速的增大或振动区间的延长;当肋条为间断交错安装时,整体抑振效果均好于通长安装情况,风攻角为15°时,肋条斜拉索的抑振效果达到了96.30%,可以用于特定来流风的环境当中;当肋条为间断交错安装时,斜拉索模型的平均阻力系数稳定在1.0~1.3,平均升力系数稳定在-0.07~0.14,具有一定的减阻效果;当风攻角α=15°和30°时,整体脉动气动力系数无明显雷诺数效应,脉动阻力系数稳定在0.025附近,脉动升力系数稳定在0附近,说明安装间断交错肋条后斜拉索具有更好的气动力效应。

在役斜拉索粘滞阻尼器力学性能与控制效果研究

针对在役斜拉索粘滞阻尼器长期服役后易产生液体泄漏的问题,采用性能试验和有限元法定量评估并分析液体泄漏对阻尼器力学性能和减振控制效果的影响。首先,采用性能试验的方法分析实桥液体泄漏粘滞阻尼器力学性能,研究滑移产生的机理;然后,引入缝隙单元并与粘壶单元串联,建立液体泄漏粘滞阻尼器力学模型,确定模型参数并通过试验验证;最后,基于该力学模型,采用数值模拟方法建立斜拉索-液体泄漏粘滞阻尼器的系统模型,分析液体泄漏对斜拉索附加模态阻尼比的影响。结果表明:液体泄漏导致粘滞阻尼器阻尼力滞回曲线出现明显的滑移现象;液体泄漏后粘滞阻尼器内部出现空隙,当活塞杆经过空隙时无法产生正常的阻尼力,导致阻尼力滞回曲线出现滑移平台,显著削弱了阻尼器的耗能能力;随着滑移量的增大,粘滞阻尼器能够实现的一阶附加模态阻尼比逐渐减少,降低了其对斜拉索的减振控制效果。

火灾后斜拉桥斜拉索损伤检测与结构安全性能评定方法研究

为准确分析火灾后斜拉桥斜拉索损伤状况,评定桥梁结构安全性能,根据桥梁火灾应急检测工程需求,提出一套火灾后斜拉桥斜拉索损伤检测与结构安全性能评定方法。该方法包括火灾现场勘察、斜拉索烧损状况检查、斜拉索损伤检测分析和结构安全性能评定4个阶段。根据斜拉索火灾损伤特点,开展高温后斜拉索高强钢丝和高密度聚乙烯(HDPE)护套试件拉伸试验,研究其高温后表观特征和力学性能指标随历经温度的变化规律,建立斜拉索历经温度及损伤定量检测分析计算公式,并将该方法应用于某独塔预应力混凝土斜拉桥火灾后斜拉索损伤检测与结构安全性能评定。结果表明:高温后斜拉索高强钢丝和HDPE护套的表观特征、力学性能均随温度升高呈现出明显的规律性变化;随着温度升高,高温后斜拉索高强钢丝的抗拉强度、屈服强度先降低后升高,弹性模量衰减缓慢,HDPE护套断裂标称应变逐渐降低;火灾后斜拉索和主梁承载能力满足使用要求,结构整体安全;所提出的火灾后斜拉桥斜拉索损伤检测与结构安全性能评定方法科学、实用、有效,可为火灾后斜拉桥损伤检测评定、营运管理和维修处治提供技术借鉴。

超大面积单层网壳结构滑移施工桅杆-斜拉索加强方案研究

由于单层网壳面外刚度较弱,整体滑移对其形态控制的要求较高。因此,需要精准控制其挠度,保证滑移过程结构应力与变形控制在安全范围内,同时为滑移就位时网壳和网格柱精准对接奠定基础。为控制屋盖挠度和应力,提出了单桅杆-斜拉索和V形桅杆-斜拉索两种屋盖加强方案。桅杆-斜拉索为自平衡体系,不会给滑移支撑胎架及纵向支撑桁架增加任何附加力,并且桅杆加强方案充分利用屋盖上部空间,不影响屋盖下起重机和施工设备等正常运作。研究发现,两种屋盖加强方案均能有效控制网壳挠度,并减小网壳和滑移轨道间V形撑压力。

运营期钢绞线斜拉索索套管适应性调整关键技术

为解决钢绞线斜拉桥运营过程中索套管变形过大、塔端露出延伸管,影响钢绞线耐久性等问题,提出将传统的伸缩端从布设在塔端调整为梁端的方案,以减小索套管在自重和温差组合效应下的伸缩长度,使拉索结构趋于稳定,并依托某主跨806 m的双塔四索面全漂浮体系斜拉桥用于现场工程改造实践。工程应用表明:1)采用新方案后索套管线形明显平顺,塔端作为固定端杜绝了索套管运营过程中脱离延伸管的风险,梁端布设伸缩装置可方便后期的养护维修;2)梁端索套管可作为后期钢绞线检查窗口,并起到防火护套的作用,避免车辆火灾导致的斜拉索损伤,提高了拉索结构的整体耐久性;3)该优化方案及相应的施工技术可供同类桥梁索套管的病害处理参考。

基于超细长弹性杆模型的斜拉索参数振动分析

将超细长弹性杆力学模型应用于描述大跨度斜拉桥拉索的非线性振动行为.首先,在假设拉索静态位形为悬链线型的基础上,考虑斜拉索的几何非线性、垂度和抗弯刚度,推导了拉索在轴向激励作用下的多模态非线性振动方程.其次,通过多尺度法对该振动方程求解,得到拉索发生主共振、主参数共振和3∶1次共振的常解存在条件;再根据Lyapunov近似稳定性判据进一步揭示振幅稳态解的渐进稳定条件.最后,通过近似解与数值解的对比分析,研究频率比、激励幅值和拉索阻尼对拉索振动特性的影响关系.结果表明:基于弹性杆模型的拉索振幅值略大于弹性梁模型,且拉索发生主参数共振的最小起振幅值有所降低;增大阻尼可一定程度上减小拉索的振动,但抑制效果有限,故控制激励幅值是减小拉索振动的有效方法.