模型预测技术在桥梁健康监测中的应用

针对钱江四桥实时健康监测系统的监测数据,采用AR模型、ARMA模型以及灰色系统的GM(1,1)等随机模型,进行数学建模,并对各模型进行了不同步长的预测研究.结果表明,当采用合适的数学模型参数后,预测和实际监测结果十分吻合.各个模型进行比较后发现,灰色模型只需要少量原始信息,而且它的短步长预测效果优于时间序列模型;灰色模型和时间序列模型的预测误差都会随预测步长的加大而增大.

钱江四桥健康监测特征指标趋势分析

基于趋势分析方法研究了环境变化及运行情况对桥梁健康监测特征指标的影响,以提高损伤检测所使用的特征指标的准确性.以钱江四桥实时健康监测为工程实例,建立了桥梁主跨结构的三维有限元模型并获得了动力特性,采用统计模式分析方法,利用实测数据建立了大量的桥梁结构特征指标趋势模板,包括共振峰频率(桥梁动力指纹)随运行时间区段、风速变化的趋势模板,以及拱脚应变、吊杆和预应力索拉力、系梁挠度等特征指标的温度模式、时间模式.模式分析结果表明,各类指标与环境及运行时间段具有明显的相关性,例如拱脚应变与环境温度的相关性较大,若不剔除环境因素会掩盖损伤引起的变化.

温州瓯江北口大桥中塔索鞍抗滑移构造研究

温州瓯江北口大桥为主跨800m的三塔四跨悬索桥,中塔采用刚度较大的钢筋混凝土塔。为解决中塔索鞍与主缆之间的抗滑移问题,提出在鞍槽内设置水平摩擦板、竖向摩擦板、水平摩擦板+竖向摩擦板3种方案来提高中塔索鞍与主缆间的名义摩擦系数,对索鞍进行抗滑移计算,采用MIDAS Civil软件建立索鞍有限元模型对其进行受力分析,并对比3种方案的抗滑移效果。结果表明:水平摩擦板索鞍、竖向摩擦板索鞍、水平摩擦板+竖向摩擦板索鞍的名义摩擦系数分别为0.392、0.422、0.412,抗滑安全系数分别为2.63、2.83、2.76,3种方案均能显著提高索鞍的抗滑移性能;水平摩擦板与索鞍的连接构件局部应力较大,且施工困难;全竖向摩擦板索鞍各部位的应力相对较小且分布较均匀,并通过相关试验验证了施工可行性,该桥最终采用全竖向摩擦板防滑索鞍方案。

多塔悬索桥中塔鞍座水平摩擦板抗滑方案试验研究

为解决多塔悬索桥主缆与中塔鞍座间的抗滑问题,提出在鞍座内增设水平摩擦板的抗滑设计方案,通过模型试验研究鞍座设置水平摩擦板后主缆索股的滑移特性,并提出主缆名义摩擦系数的计算方法,以温州瓯江北口大桥[(230+2×800+348)m三塔悬索桥]为对象进行抗滑方案研究。结果表明:加载初期,顶推所产生的不平衡力在索股间基本平均分配;随着加载继续,各索股以水平摩擦板为界呈现明显的分层滑移现象;索股与鞍座相对位移随索力差变化过程可分为线性变化、局部蠕动和滑移3个阶段;提出的主缆名义摩擦系数计算方法可用于中塔鞍座内设有水平摩擦板时主缆的抗滑能力计算;对于温州瓯江北口大桥,采用2块水平摩擦板分别设置于距顶部约1/4及1/2处是合理可行的抗滑方案。

温州洪溪特大桥总体设计

浙江温州洪溪特大桥为(150+265+150)m双塔双索面矮塔斜拉桥,左、右分幅设计。针对峡谷风环境复杂、基本风速高、主墩高的特点,采用塔墩梁固结体系,提高了桥梁整体刚度和抗风性能;主梁采用单箱双室斜腹板变截面预应力箱梁,顶宽15.25 m,跨中梁高4.5 m、根部梁高9.2 m;桥塔采用Y形塔,由上、中、下塔柱组成,塔柱采用钢筋混凝土结构,总高170.2~175.2 m,桥面以上高42.0 m;斜拉索采用标准抗拉强度1860 MPa的钢绞线成品索,扇形双索面布置,塔端采用分丝管索鞍锚固,梁端采用翼缘下齿块锚固;桥塔基础采用15根∅2.5 m端承桩、矩形承台,桥台采用重力式桥台、扩大基础。该桥桥塔采用爬模施工,主梁采用挂篮悬臂浇筑施工,合龙段采用吊架施工,合龙前在合龙口施加2000 kN顶推力。采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,对该桥静、动力性能进行分析,结果表明该桥静、动力性能均满足规范要求。

瓯江北口大桥中塔设计及索鞍施工预偏量影响研究

温州瓯江北口大桥主桥为缆跨布置(230+800+800+348)m的三塔四跨连续弹性支承体系悬索桥。该桥中塔采用四柱式钢筋混凝土A形刚性塔,总高142m,纵向为A形,横向为门形。由于刚性中塔的采用,在提高中塔自身抗推刚度的同时,提高了结构的整体刚度,活载作用下加劲梁挠跨比1/588,中塔单根主缆的最大不平衡力达到35 003kN;与此同时,结构扭转基频提高到0.486Hz,颤振临界风速达到113.9m/s,抗风性能得到很大改善。采用BNLAS软件对中塔索鞍预偏与否进行分析,结果表明:中塔顶主鞍座的理论预偏量为0.239m,预偏与否对中塔受力影响很有限、对边塔受力基本无影响,因此设计建议取消中塔索鞍预偏及顶推。

高岭头水库特大桥主桥设计

针对水库特大桥高墩索塔和基本风速高的特点,为改善桥梁抗风性能与结构受力性能,详细介绍了该桥总体设计和施工方案,并采用Midas/Civil软件对该桥结构进行分析。结果表明:1)斜拉桥方案相较于其他桥型方案具有更好的适应性;2)在索塔锚固区设置单端张拉预应力粗钢筋并对预应力进行二次张拉可优化锚固区受力;3)采用刚构体系可有效减小梁端纵向位移量43%,能显著提高桥梁整体刚度和抗风性能;4)施工过程中设置塔柱临时拉杆和撑杆,中跨主梁合龙前对合龙口进行预顶可优化索塔内力。

温州瓯江北口大桥基础波流力计算

跨海大桥桥梁基础会遭受海浪、水流的侵蚀和冲刷,因而在安全设计时需要着重考虑。在该研究项目中,大尺度结构分析采用绕射模型,小尺度结构分析则应用莫里森(Morison)公式并建立数值计算模型,随后对温州瓯江北口大桥典型桥梁基础结构上的波流力进行了模拟,旨在为大桥的基础设计和其他同类工程施工提供参考。

三塔双层悬索桥中塔结构选型研究

中间桥塔结构选型是多塔悬索桥设计的关键技术问题,以世界首座三塔双层悬索桥——温州瓯江北口大桥为依托工程,分别对采用A形混凝土中塔、I形钢-混组合中塔及人字形钢结构中塔时的中塔偏位、主跨挠度、主缆抗滑安全性及经济性等关键控制指标进行了综合研究。研究表明,在主缆与鞍座间的名义摩擦系数取为0.2时,I形钢-混组合中塔及人字形全钢中塔可满足中塔结构受力和主缆抗滑移安全系数达到2.0的要求;在主缆与鞍座间的名义摩擦系数取为0.3时,A形混凝土中塔可满足中塔结构受力和主缆抗滑移安全系数达到2.0的要求,并具有明显的经济性。

温州瓯江北口大桥场地地震安全性研究

瓯江北口大桥位于浙江省温州市瓯江口附近,大桥主跨间距大,自振周期长,远场大震可能造成的地震风险不容忽视,需要开展专门的地震安全性评价工作。通过对桥址区场地所处区域地震构造背景的研究、实际的场地工程地震条件勘测,开展地震危险性分析及场地土层地震反应分析,确定了大桥场地地震动参数,为工程抗震设计与分析提供了科学的数据。

宁波绕城高速公路东段甬江特大桥总体设计

宁波绕城高速公路东段甬江特大桥为468 m联塔分幅叠合梁斜拉桥,系统介绍了该桥的设计标准、建设条件、总体设计以及主桥各部分的结构设计等,以资借鉴。

河口地区大型沉井基础的桥墩局部冲刷研究

桥梁水毁大多是由于桥墩局部冲刷所致,桥墩局部冲刷的预测是保证桥梁安全运行的基础,而对于河口地区跨海湾的桥梁,泥沙搬运及水流运动极其复杂,且作用的水流为双向潮流和特大洪水,大多数桥墩局部冲刷公式难以运用。由此,本文利用水槽物理模型试验,研究大型沉井基础入床后的局部流态及预测河床最低冲刷高程,可为工程设计参考应用。