混凝土耐久性在线监测(Ⅲ):温度及电位变化

通过预埋的温度传感器和两种固体参比电极对混凝土内部温度和钢筋电位进行长期监测,结果表明:7.5cm或9cm厚的混凝土保护层内,不同深度下的温度几乎相同,且均随气温变化而同步变化;用Ag/Ag Cl参比电极和固体Cu棒电极均可对钢筋电位进行长期监测,但前者随环境温度变化波动较大,后者波动相对较小;对前者不易判定的钢筋腐蚀状态的情况,后者可直接给出明确判定,因此,用固体Cu电极作钢筋电位长期监测用电极是值得发展的技术。

混凝土耐久性在线监测(Ⅱ):含水量变化

研发了可预埋混凝土含水量变化监测探头,并对海洋环境中、位于潮差区和浪溅区的混凝土表层含水量变化进行了长期在线监测,结果发现:所研发的混凝土含水量变化监测探头不仅可实现全范围精确测量,而且能长时间稳定工作;数据显示:潮差区的混凝土表层一直处于饱水状态,需重点关注冻融循环的侵蚀;而浪溅区的混凝土表层则遭受强的干湿循环;两分区中的混凝土含水量变化均不与大气湿度变化直接相关,故不宜用大气湿度变化来预估混凝土的劣化过程。

混凝土耐久性在线监测(I):混凝土电阻变化

利用预埋针式探头,通过监测不同深度下的混凝土电阻变化,来监测外部侵蚀介质向混凝土中的渗入情况,从而为结构的及时维修提供科学技术手段。监测结果表明:湿润环境下,如潮差区、浪溅区下部及混凝土内部深处,混凝土电阻随季节变换而呈周期性变化,显示出较强的温度依赖特性;相对干燥环境中,如浪溅区上部和大气区中的表层混凝土,混凝土电阻与温度依赖性较湿润区稍弱;混凝土表面有机涂层对混凝土电阻,特别是表层混凝土电阻影响较大,且在不同分区中的作用略有差异,其共同特点是阻碍混凝土中水分向外散失,对表层混凝土的质量提高十分有利;混凝土表面皮肤效应影响深度约为1倍最大骨料粒径。

自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能研究

以青岛海湾大桥大沽河航道桥为工程背景,对自锚式钢箱梁悬索桥主缆锚固区受力性能进行研究。主缆力通过锚固区向分体箱的传递可分为两个独立过程,针对这两个过程分别从局部性能和整体性能两个层次进行研究。第一个层次采用模型试验和有限元分析对纯钢和组合两种锚固构造局部受力性能进行研究。纯钢锚固构造应力分布规律复杂,应力集中现象明显,实测结果和有限元分析结果吻合良好。组合锚固构造钢与混凝土有效发挥组合作用,大幅降低钢板应力,减小钢板厚度和钢材用量,使钢板受力更为均匀。组合锚固构造相比纯钢锚固构造实测应力降幅明显,但略小于计算结果,表明钢与混凝土之间发挥部分组合作用,建议采取三方面构造措施以进一步发挥钢与混凝土的组合作用。第二个层次采用有限元分析方法对主缆锚固区整体受力性能进行研究。结果表明,整个过程传力可靠顺畅,安全储备高,符合按杆系模型计算整体结构的假定。

双幅桥面桥梁三分力系数气动干扰效应试验研究

针对大跨度双幅桥面桥梁三分力系数的气动干扰问题,采用风洞试验方法对某在建大跨度双幅桥面桥梁的气动干扰效应进行研究.分别改变双幅桥面间距、风攻角参数来研究其对双幅桥面三分力系数气动干扰效应的影响.研究显示,双幅桥面桥梁三分力系数的气动干扰效应主要表现为:下游桥面阻力系数的降低,上游桥面桥梁阻力系数与单幅桥面相比略有降低;上、下游桥面的升力系数和升力矩系数也存在一定的气动干扰效应,但相对而言影响较小,其影响可以忽略.

LED护栏灯在隧道照明中的应用研究

本文介绍的LED护栏灯是一种基于LED低位照明技术的新型灯具,具有能耗低、寿命长、易维护等特点,而且用于道路照明时可以很好地解决眩光问题。本文介绍了LED护栏灯的配光方式,并以四川乐自高速长山隧道为例,对比隧道照明使用高压钠灯、LED吸顶灯、LED护栏灯三种设计方案的综合效果和经济效益,结果显示,LED护栏灯无论是在照明效果、能耗、维护成本方面都明显优于目前隧道采用的高压钠灯和LED吸顶灯。

LED、高压钠灯和金属卤化物灯道路照明效果的研究

对高压钠灯、金属卤化物灯以及LED三种道路照明常用光源进行分析计算,利用基于视觉功效的MOVE模型得出了三种光源不同的照度修正系数。结果显示中间视觉情况下人眼感觉到的照度值比明视觉照度计测得的值高10%~20%。此结果对中间视觉照度计的设计、照明工程的节能、灯具布局的合理化等都具有重要的指导意义。

预应力混凝土梁孔道压浆质量无损检测技术研究

预应力孔道压浆不饱满所引起的预应力筋锈蚀并导致有效预应力的降低,对于桥梁使用寿命的影响是一个非常重要的因素。可以采用全长波速法、探地雷达技术等无损检测方法对桥梁预应力孔道的压浆质量进行综合检测研究。从检测及验证结果和对比缺陷模型的研究情况来看,全长波速法和探地雷达技术的检测结果都是准确可靠的。

青岛海湾大桥局部索构件失效对结构的影响及对策研究

以青岛海湾大桥航道桥为背景,采用半动力分析方法,研究分析了悬索桥吊杆及斜拉桥拉索失效后对周边结构的影响。结果表明:悬索桥吊杆的强健性较斜拉桥斜拉索好,单根或两根吊杆失效时不影响结构整体安全;而对于斜拉索,在两根或三根拉索失效时,结构可能因主梁应力的储备不足而破坏。根据分析结果,制定了结构损伤等级,给出了相应管理养护措施:对吊杆等定期隔根进行检查、养护,并对靠近边墩及主跨跨中的斜拉索重点关注。

青岛海湾大桥长寿命运营管理理念与技术保证措施

通过耐久性方案的合理设计、施工过程的精细控制、关键参数的在线监测、结构状态的科学评估和大桥管养的有效及时等过程控制,全面提高青岛海湾大桥的运营效率,实现大桥全寿命周期成本最优配置。通过耐久性在线监测,动态评估结构剩余使用寿命,确定技术可行、经济合理的防腐蚀技术措施,最终建立基于动态数据的桥梁管养技术。

对称荷载作用钢锚板式钢-混组合索塔锚固体系传力机理

首次提出钢锚板式钢-混组合新型索塔锚固体系,并成功应用于青岛海湾大桥红岛航道桥。采用精细化弹塑性有限元数值分析方法对钢锚板式钢-混组合索塔锚固体系在对称索力作用下力的传递机理进行了研究,分析了对称索力作用下力的传递途径与各构件所承担水平力和竖向力的大小,同时分析了不同位置PBL剪力键传递水平力和竖向力大小的变化规律。结果表明:斜拉索水平分力的85%由钢锚板承担,15%的水平分力通过PBL剪力键和钢-混凝土间的摩擦力传递给混凝土塔柱;斜拉索竖向分力通过横隔板、底座、PBL剪力键以及钢-混凝土间的摩擦力传递给混凝土塔柱,其中上横隔板传递44%的竖向力,下横隔板传递15%的竖向力,底座传递38%的竖向力,PBL剪力键传递2.2%的竖向力,钢-混凝土间摩擦传递0.8%的竖向力。

青岛海湾大桥钢箱梁腐蚀后的安全性分析

基于青岛海域环境现有钢结构材料腐蚀数据和涂层破坏数据开展钢箱梁耐腐蚀寿命分析,并结合钢箱梁的受力状态分析,研究钢箱梁腐蚀后的安全性。结果表明,桥梁运营50 a后,钢箱梁的上下缘应力值均在容许范围内,即使再考虑钢箱梁的第二、三体系的应力值(合计约50 MPa),也满足相关规定要求。

结构健康监测系统与巡检养护管理系统在青岛海湾大桥上的一体化设计

正在中国山东省建设的青岛海湾大桥包含一座双塔双柱钢箱梁斜拉桥、一座独塔双柱钢箱梁斜拉桥和一座独塔自锚式钢箱梁悬索桥,主线全长28.880 km。对于这样庞大而复杂的大型桥梁结构体系,传统的桥梁巡检养护方法难以精确有效地检测和识别大桥内各构件的结构健康变化状况。随着现代传感、网络通讯、信号分析与处理、数据管理、知识挖掘、结构分析等领域技术的发展和成熟,综合了这些技术的结构健康监测系统实现了指导结构的运营管理,验证设计假设和参数,预警异常荷载响应损伤,评估结构的性能与安全,纠正更新结构设计标准等功能。青岛海湾大桥的运营期结构监测巡检养护管理系统,包含自动化数据采集系统、基于半自动化人工巡检的养护管理系统、构件评级系统和损伤预警状态评估系统,以大桥结构为平台,有机结合结构健康监测系统与巡检养护管理系统,结构健康监测为巡检养护管理提供目标和依据,巡检养护管理给结构健康监测作补充和完善,一体化的设计最大限度地保证大桥安全运营,延长大桥使用寿命。

冰冻海域全寿命周期的桥梁结构耐久性关键技术研究

将全寿命周期的结构耐久性理念贯穿设计、施工、运营及维护的全过程。通过耐久性方案的合理设计、施工过程的精细控制、关键参数的在线监测、结构状态的科学评估和大桥管养的有效及时等全寿命周期的过程控制,全面提高青岛海湾大桥的运营效率,实现大桥全寿命周期成本最优配置。通过耐久性在线监测,动态评估结构剩余使用寿命,确定技术可行、经济合理的防腐蚀技术措施,最终建立基于动态数据的桥梁管养技术。