连续梁桥车辆动态称重系数解析与试验验证

基于桥梁响应的车辆动态称重方法具有成本低、易维护和耐久性好等优点,但其称重精度依赖于称重系数的准确性。以典型三等跨预应力混凝土连续小箱梁桥为应用背景,首先推导了车辆重量与桥梁响应指标之间的相关数学表达式,给出了车辆称重系数的定义和理论解析解,同时指出针对实际宽幅桥梁,根据车辆横向位置修正对应的称重系数;其次,利用两车道随机车流对该桥有限元模型进行加载并提取桥梁响应,得到车重与响应之间的相关曲线和相关系数;最后,在实桥上设计安装了桥梁动态称重系统和路面动态称重系统用于监测通行车辆信息,通过匹配算法得到大数据统计下的车辆称重系数。研究结果表明,所提出的车辆称重系数解析解与仿真结果误差为1.8%,实测称重系数与理论解析解、数值仿真结果绝对误差为1.73%。研究结果对诸如简支梁、不等跨连续梁等其他类型桥梁提供了研究思路,以得到桥梁不同位置处的车辆称重系数,同时建议在实际工程应用中分别对理论、仿真和实测的称重系数相互校核,提高标定的准确性。

桥梁结构状态评估方法研究现状与展望

桥梁老龄化日益严重,桥梁安全状态成为广泛关注的问题,对桥梁进行合理的状态评估有助于桥梁管理养护和危险预警,保证桥梁正常运营。首先介绍了桥梁健康监测系统,分析监测系统存在的问题。其次分别从试验、数据分析和数字孪生方面介绍了桥梁评估方法的研究现状,然后阐述了桥梁状态评估的发展与挑战,综合分析表明目前结构健康监测系统仍存在较多问题,试验方面基于动力测试的损伤识别和基于视觉监测的桥梁状态评估都有自身的局限性,海量的监测数据需要进行有效的处理,BIM技术下的桥梁健康监测系统能实现监测与养护一体化运维管理,数字孪生技术将为桥梁状态评估带来新的可能。

大跨度悬索桥桥面挠度实时在线监测

为实时监测180t大件运输荷载作用下阳逻长江公路大桥的结构受力性能,利用该桥健康监测系统的桥面挠度监测子系统数据采集分析平台,对载重车过桥时桥面挠度变化全过程进行在线监测及数据分析。结果表明,载重车过桥过程中的桥面挠度实测值与理论计算值吻合较好,桥面挠度实测值均未超过设计最不利状态值;桥面"梅花形"布置的挠度测点能有效反应载重车单幅行驶时桥面的上、下游扭转效应。该桥面挠度系统还具有以下功能:通过分析各监测点峰值时间点推算出该载重车的行车速度、测试挠度影响线。分析结果也验证了桥面挠度监测系统的有效性及实用性。

扭背索斜拉桥非对称索塔锚固区足尺模型试验研究

扭背索索塔锚固区因扭面背索编排方式而呈非对称结构,边、中跨方向承受非对称荷载,且环向预应力筋采用非对称布索方式。为探讨非对称预应力混凝土索塔锚固区的预应力作用效应、承载能力及抗裂性,采用有限元法对足尺节段模型试验研究过程进行理论计算分析。结果表明:环向预应力钢束实测张拉伸长量为理论值的1.2倍,考虑其"贴壁效应"后,实测值与等效理论值基本吻合;由于结构的整体非对称性,模型加载后的裂纹位置、裂纹扩展趋势等呈现明显的非对称性。该研究成果可以指导扭背索索塔锚固区的设计与施工。

光纤光栅技术在桥梁测试中的应用研究

光纤光栅技术是一种新型的桥梁测试技术。概述光纤光栅传感器的基本原理、特点以及国内外研究应用情况;研究光纤光栅技术在拉索索力长期监测中的应用,开发了长期稳定性好、不受电磁场干扰、可实现分布式测量以及适宜远距离传输的光纤光栅测力环,并将成果应用于郑西客运专线提篮拱桥拉索索力长期监测;研究光纤光栅技术在大跨度桥梁动应力测试中的应用,选用灵敏度高、动态性能好的夹持式光纤光栅应变传感器,用于武汉天兴洲长江大桥通车鉴定试验动应力测试中。工程实例显示测试效果较好。同时,探讨光纤光栅传感器在桥梁应用过程中存在的问题并展望其应用前景。

基于BIM的移动模架智能监测系统研究及应用

针对环境因素、结构因素等致使移动模架在施工中发生安全事故的问题,结合结构有限元分析,研发集设备运行监测、环境监测、结构监测,以及BIM数字孪生于一体的移动模架智能监测预警系统,依托常泰长江大桥移动模架施工项目,对施工过程进行实时监测。结果表明,移动模架支腿主梁应力过大、主梁变形过大,以及开合不同步等问题易使结构处于不安全状态,结合设备运行监测、结构监测、环境监测的的移动模架智能监测系统能够有效地避免以上问题,在紧急状况下能实时预警和紧急制动,保证结构施工全过程安全。

大跨度悬索桥基准索股施工控制

阐述了大跨度悬索桥基准索股施工控制中的主要技术要点,包括关键参数的收集、控制点的确定、标准状态的计算、温度跨度修正和调节比的算法、控制测量技术几个方面。介绍了在武汉阳逻长江大桥基准索股施工控制中的工程实践。

大跨度悬索桥钢箱梁吊装精细化分析

钢箱梁吊装是悬索桥施工的一个重要工序,吊装过程中结构的内力和变形变化显著,为保证施工过程安全,以武汉阳逻长江大桥为例,建立考虑索鞍接触、双吊索、梁段连接等实际构造特性的精细化有限元模型,分析钢箱梁吊装过程中结构的变形及钢箱梁吊装过程中主索鞍的顶推工艺。分析可知:钢箱梁底板开口距在吊装前期较大,后期逐渐减小;吊装过程中,钢箱梁线形从明显的凹曲线,逐渐转变为凸曲线并最终达到设计线形;吊装过程中跨缆吊机需设置最小预偏量;同一吊点内、外侧吊索存在的拉力差随着吊装进行不断减小。

基于无线网络的桥梁在线监测系统研究

介绍CDMA无线网络的工作原理,利用其耗资小、分布广、使用灵活等特点,融入C/S模式高效处理能力和快速时间响应优点以及扩展B/S模式互操作性、开放性强等特性,设计出基于CDMA无线网络桥梁在线监测系统。实践证明,先进的无线通信技术、相结合的Web系统模式为桥梁在线监测提供了极大的便利,有效解决了传统传输方式组网困难、安装造价高等问题,提高了桥梁在线监测系统的功能和运行效率。

斜拉桥合龙后索力最优调整的实现

斜拉桥合龙后 ,实际的索力与设计目标值存在一定差别 ,需要进行索力调整。介绍了一种根据斜拉索最优张拉拔出量来调整索力的方法 ,既能实现索力最优调整 。

液体质量双调谐减振器(TLMD)研究与应用

为解决调谐质量阻尼器(TMD)普遍存在的耐久性及参数调谐困难等问题,基于理论及试验研究,在TMD的基础上,利用调谐液体阻尼器(TLD)的优点,研发了新型液体质量双调谐减振器(TLMD)。TLMD减振器是TMD和TLD减振器的复合体,由于流体与固体的耦合作用,TLMD有比两者组合更好的减振效果。TLMD减振器应用于南京大胜关长江大桥吊杆涡振的振动控制中,实桥试验结果显示,在模态质量比仅为8‰左右时,所有被测吊杆的阻尼比均在3.2%以上,个别吊杆甚至达到4.66%,减振效果显著。

大跨度桥梁的施工控制

现代大跨度桥梁结构形式与功能日趋复杂,需要结合详细的理论分析和施工过程跟踪测试,采取相应的施工控制措施,保证桥梁施工的顺利进行并达到设计预期的目标成桥状态。施工控制内容包括几何控制、应力控制、稳定控制、影响因素分析等。施工控制方法有事后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等。介绍大跨度桥梁施工控制的必要性、任务和主要内容、控制方法、结构计算分析方法以及影响桥梁施工控制的因素,并选取3座不同类型的大跨度桥梁——苏通大桥辅桥(连续刚构桥)、忠县长江大桥(斜拉桥)、武汉阳逻长江大桥(悬索桥),介绍施工控制的主要内容、方法以及取得的成果。

基于液—气耦合压差原理的桥梁挠度测量系统研究

为改进现有桥梁挠度测量方法的不足,在开放式连通管测试法的基础上,基于液—气耦合压差传递机理,采用微压差传感器及RS-485总线等测量及传输技术,研制了一种半封闭式桥梁挠度及线形测量系统,其最高测量精度为0.1 mm。该系统已于2008年底至2009年初应用于武汉天兴洲公铁两用长江大桥、重庆朝天门长江大桥及南昌洪都大桥等10余座桥梁的挠度测试中。实桥运用表明:该系统可对桥梁挠度、线形进行高精度、高效率测试,可有效应用于桥梁检测及长期健康监测中的桥梁挠度及线形测量。

大跨桥梁健康监测系统设计构成及其进展

随着大跨、轻、柔等新型桥型的不断建造,桥梁结构运营状态的安全性及耐久性受到工程界高度重视。大跨度桥梁的实时结构健康监测和近实时结构安全评估工作也成为工程界及学术界研究的热点问题。介绍桥梁健康监测与评估系统的内容及系统构成,简要回顾国内外大型桥梁健康监测与评估系统的研究现状,阐述桥梁健康监测与评估项目的发展现状、趋势及前景,并重点分析武汉阳逻长江大桥健康监测系统的研究成果。

西南山区高速公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究

疲劳车模型在桥梁疲劳评估中有着非常重要的作用,根据动态称重系统获得的车辆数据,并以等损伤度为理论基准,推导出适用于中国西南山区高速公路桥梁的3轴标准疲劳车模型。车辆统计数据和疲劳损伤度模拟计算表明,超过一半的疲劳损伤由6轴车引起,故根据统计数据以6轴车为原型设计出简化的3轴标准疲劳车模型,并根据Miner线性累积损伤法则,以实际车辆导致的损伤度为目标对疲劳车模型轴重和轴距进行修正。同时,针对西部山区高速公路桥梁提出两项建议:其一为基于弯矩概率函数曲线分析,建议最大应力幅峰值取为等效应力幅的3倍而不是AASH-TO所规定的2倍,这主要由于该地区部分车辆超载较多所致;其二为BS5400疲劳车模型是实际车辆引起疲劳损伤的1.15倍从而高估了本地区的疲劳损伤,而AASHTO疲劳车引起的疲劳损伤与实际车辆导致的损伤也基本一致,故建议在西部山区高速公路疲劳车规范的选择时,宜选择AASHTO规范,但应根据实际通行车辆对疲劳车通行量进行修正。

荆州长江大桥南汊通航孔主桥非线性仿真分析——成桥状态静力分析

荆州长江大桥南汊通航孔主桥为结构高度不对称的高低塔的斜拉桥 ,其成桥与架设过程均异常复杂 ,为研究其受力特性 ,确保桥梁安全 ,对其采用 3种不同的有限元分析软件并分别应用 3种不同的单元离散方案进行了平面杆系、二维及三维非线性仿真分析。同时对成桥状态静力非线性计算工作进行介绍 ,对不同计算方案的计算结果进行了分析与比较。分析表明 :平面杆系、二维与三维仿真分析的计算结果总体上一致 。

轨道交通桥梁运营期桥面线形监测数据分析

轨道交通桥梁活载具有单一、变化幅度小等特点,为合理有效评价桥梁结构在运营期是否安全,通过在桥面安装线形监测系统对梁桥面线形进行连续观测。结合轨道交通桥梁桥面线形具有明显的温度长周期效应及活载短周期效应的特点,将桥面线形进行解耦,分解为温度效应线形及活载效应线形,与有限元分析结果进行对比,发现测量值与分析值吻合程度高,且稳定性较好,因此选择单列轻轨列车通过桥梁的线形峰值作为桥面线形阈值报警系统的计算基准值,实现桥面线形监测的实时、自动化报警功能。

基于统计及形态特征指标的桥梁线形监测评估

为探讨大跨度桥梁线形实时在线监测及安全评估方法,以武汉阳逻长江公路大桥为工程背景,建立了液压差半封闭式连通管线形监测系统,介绍该桥健康监测系统中线形监测的测点布置、采集方案策略,重点研究了以统计及形态特征为指标的桥梁线形监测加权评估方法。研究表明:该系统能够实时在线监测并评定桥梁线形变化特征,且测试精度高、长期稳定性好;统计及形态特征指标集单个测点与全部测点数据评估为一体,可有效运用于大跨度桥梁线形监测的状态评估。

大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析

采用非线性有限元分析软件,对千米级悬索桥线形影响较大的8个参数进行主缆跨中标志点标高的分析,得到了各个参数在单位变化量时,产生主缆跨中标志点标高的影响值,并根据实际可能发生程度,提出主缆架设前和架设中需重点关注的参数。

基于热点应力法的正交异性钢箱梁疲劳评估

文章运用健康监测系统实测应力数据,采用热点应力法对正交异性钢箱梁进行疲劳评估;并建立了局部有限元模型,计算了疲劳危险焊缝连接部位的应力集中系数。通过实桥健康监测系统采集钢箱梁危险部位的应力时程,运用求出的应力集中系数计算相应的热点应力时程,采用雨流计数法对热点应力进行统计分析得出结构每天的日应力谱,将多天的日应力谱进行统计平均定义为结构标准日应力谱。基于线性累积损伤准则和热点应力疲劳强度曲线对钢箱梁进行疲劳寿命评估,将提出的方法应用于安装了健康监测系统的实桥分析。结果表明,在钢箱梁U肋和横隔板连接的部位会产生疲劳破坏,因此应加强该部位的维修和养护。