Monitoring Bridge Deformation Using Auto-Correlation Adjustment Technique for Total Station Observations

Bridges are omnipresent in every society and they affect its human, social, ecological, economical and cultural aspects. This is why a durable and safe usage of bridges is an imperative goal of structural management. Measurement and monitoring have an essential role in structural management. The benefits of the information obtained by monitoring are apparent in several domains. In deformation analysis, the functional relationship between the acting forces and the resulting deformations should be established. If time depending observations are given, a regression could be used as a functional model. In case of stochastic model uncorrelated observations with identical variance are assumed. Due to the high sampling rate, a small time difference arises between two observations. Thus the assumed stochastic model is not suitable. The calculation has to be effected by means of auto-correlated observations. This paper investigates an integrated monitoring system for the estimation of the deformation (i.e., static, quasi-static) behavior of bridges from total station observations and studies the effect of autocorrelation technique on the accuracy of the estimated parameters and variances. The results have shown that autocorrelation technique is reduced the standard deviation of X&Y-direction about 6.7% to 29.4% and 6.5% to 15.5% of the original value, respectively, but the situation was differ in Z direction;the standard deviation in vertical component Z was increased.

基于点云切片算法的铁路钢桁拱桥线形分析

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描(TLS)技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面,分析出最佳的桥梁扫描测站数为10个。运用3DNDT点云配准算法将各测站一一配准,桥梁点云配准精度为2 mm,将桥梁点云投影至xoy平面,用半径滤波器进行噪声点的去除,得到完整“纯净”的桥梁点云模型。提出点云等距切片与点云平面切片算法提取桥梁线形,并将线形点云数据导出在AutoCAD中拾取坐标。将点云切片法提取的TLS测量值、全站仪法测量结果与原始成桥线形做比较分析,结果表明:在桥面线形分析中,两方法均在跨中处A5点测量出最大变形,分别为12.69 mm、10.29 mm,两方法的最大相互较差R为2.4 mm,相关系数优于99.93%;在拱轴线线形分析中,点云切片法与全站仪法在主桁上弦跨中B4点位测量的最大变形为6.2 mm、3.9 mm,在主桁下弦跨中B10点位测量的最大变形为5.9 mm、3.5 mm,两方法的最大互相较差R为3.2 mm,相关系数优于99.87%,验证了点云切片算法的有效性与TLS测量的高精度性。拱轴线横向线形未出现明显侧移,点云等距切片得到的19个吊杆垂直度保持良好,未发生扭转与偏移。该成果对于运营铁路钢桁拱桥的线形分析与点云处理方法可提供相应的思路和参考,具有重要的实用价值。

“桥建合一”型高架车站实测分析及结构减振优化

针对“桥建合一”型高架车站振动舒适度问题,以某一典型“桥建合一”型高架车站为研究对象,对列车运行引起的楼板振动进行现场实测分析,并基于车桥耦合分析理论,建立高架车站精细化有限元模型,从振源、传递路径和受振体对高架车站进行结构减振优化分析。研究表明:“桥建合一”型高架车站所受车致振动影响严重,站厅层振动敏感区为跨中楼板中心;通过提升轨道梁弹性模量、适度增加层高、在站厅层区域楼板中心布置次梁以及铺设浮筑楼板的方法均可减小楼板振动响应,但单独采取某一结构减振优化措施效果较差;同时采取以上4种结构减振优化组合措施时减振效果良好,减振后楼板中心的最大Z振级为73.15dB,减振量达13.54dB,满足振动舒适度要求。

市域(郊)铁路桥上无缝道岔至梁缝距离研究

市域(郊)铁路桥梁占比高,结合车站配线设计,道岔不可避免需要设置在高架站前后的道岔连续梁上。考虑市域(郊)铁路采用的道岔型号、桥梁结构及设计荷载与高速铁路明显不同,桥上无缝道岔至梁缝距离研究相对缺乏。由于市域(郊)铁路设计速度比地铁高,轮轨作用力大,轮轨之间的振动和冲击对周围环境影响大,因此,桥上道岔采用跨区间无缝线路技术。基于“道岔-桥梁”相互作用原理,建立“岔-板-梁-墩”一体化12号无砟轨道、无缝道岔有限元模型,对常用的单开道岔、4.3 m线间距渡线道岔至梁缝距离开展计算分析并研究其影响规律,以道岔钢轨强度、尖轨尖端位移值、心轨尖端位移值、转辙机处基本轨与桥梁相对位移值及断缝值为限值条件,提出市域(郊)铁路桥上无缝道岔至梁缝合理距离限值。研究结果表明:桥上无缝道岔始终端距梁缝距离越大,尖轨尖端位移、心轨尖端位移和转辙机处基本轨与桥梁相对位移明显减小,道岔钢轨伸缩力和制动力计算结果差异不大;温暖地区道岔始端、终端至梁缝距离不小于10 m,寒冷地区道岔始端、终端至梁缝距离不小于18 m,相关研究成果纳入《市域(郊)铁路设计规范》。

城市轨道交通建桥合一长联无缝高架车站结构设计与施工优化

[目的]建桥合一长联无缝高架车站将建筑与桥梁结构融合,使得车站墩柱在有刚度需求的同时,还具有空间框架结构体系复杂、体量大、超静定次数多的特点,而混凝土结构的温度与收缩徐变成为了这类车站结构设计中的控制因素。采用设置伸缩缝、加大墩柱截面尺寸、加强墩柱截面配筋等传统方法,将破坏车站结构的整体性,增加维护与建设成本。因此需从设计角度和施工角度对建桥合一长联无缝高架车站结构进行优化。[方法]以深圳地铁6号线宽9 m的岛式车站为研究对象,运用MIDAS软件,建立建桥合一的长联无缝高架车站有限元模型,并对其进行计算分析与检算。分别从设计和施工两个角度提出相应优化方案。从设计角度建立了高架车站有限元模型,对墩柱控制弯矩进行了对比分析。[结果及结论]有限元计算结果表明:车站两端墩柱受收缩徐变和温度的作用明显,其应力与配筋将是本设计的控制要点。在保证高架车站整体性的情况下,从设计角度提出了加深承台埋深,采用双薄壁墩,在墩柱顶部采用铰接等3种优化方案;从施工角度提出了设置后浇带,采用模块化装配式施工等优化方案。经模拟分析,加深承台埋深2 m,增加墩高减小桥墩刚度,可减少第13轴的墩底控制弯矩约22%;采用双薄壁墩大幅减小了桥墩刚度,可减少第13轴墩底的控制弯矩约46%;墩顶采用混凝土铰支撑,释放了上部传递至墩柱的弯矩,可减少第13轴的控制弯矩约13%。

站-桥同位合建工程中地下结构的地震响应

地铁车站与高架桥同位合建(站-桥合建)工程能缓解城市交通拥堵和节约建造空间,但其动力响应机制和地下结构地震反应特性不甚明确。利用有限差分软件建立站-桥合建工况和单一车站工况对应的三维模型,首先进行静力计算,分析两类工况的受力变形规律,在此基础上分析在输入El-Centro波和Kobe波时两类工况中地铁车站的层间位移角、应力变化规律以及薄弱位置;最后深入研究高架桥的桥梁荷载和高度对地铁车站地震反应的影响规律。结果表明:随着基岩输入加速度的增加,高架桥对地铁车站层间位移角和最大应力的影响增大;站-桥合建工况中车站楼板两端容易发生受拉破坏,大震时应增加对车站中柱的关注;层间位移角随桥梁荷载线性增加,随桥梁高度非线性增加,应力随两者均呈线性增加。

高速铁路站桥一体高架车站无砟轨道减振研究

为进行站桥一体高速铁路车站振动控制,以减振CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,采用落轴试验、现场行车测试和有限元动力仿真相结合的方法,分析轨道减振效果并预测车站最大振动。结果表明:高速铁路车站区段铺设减振轨道不会影响行车安全,隔振垫刚度为0.03 N/mm^(3)时可实现轨道动力响应和减振效果的均衡;减振轨道振动控制效果显著,落轴试验最大分频插入损失为32.9 dB,车站行车测试总插入损失可达11.4 dB;铺设减振轨道后站台及候车厅振动均满足鼓励值要求,高架候车厅比地面候车厅振动约增大4 dB;建议在高速铁路车站区段,尤其是在列车不停站通过情况下,铺设减振CRTSⅢ型板式无砟轨道。

盾构穿越地铁车站外延障碍物清除工艺分析

以某城市新建盾构隧道下穿既有桥-站合建运营地铁车站工程为例,通过对比分析类似工程清障工艺,基于3D结构荷载模型与地层结构模型计算分析,提出CD法开挖半圆形矿山法隧道(喷锚衬砌)清障工艺,结合现场监测数据,验证了该工艺的合理性与可行性。结果表明:该工艺可安全高效地满足清除桥-站合建运营地铁车站基础外延障碍物的需求,并为后续盾构下穿提供可靠的预支护措施。

“站桥合一”工程中地铁车站的墙-柱荷载分配计算

在轨道交通“站桥合一”的工程建设中,桥梁荷载在地铁车站结构的侧墙和框架柱上的分配分析是设计计算的一个关键内容。对软土地区“站桥合一”工程中典型的两层双柱三跨矩形框架地铁车站的墙-柱荷载分配分析方法进行了研究,提出了一个适用于软土地区的地铁车站墙-柱荷载分配分析的简化力学模型,给出了墙-柱荷载分配系数B(柱荷载与桥梁荷载的比值)的解析解。采用该解析解,可以确定不同的桥台刚度、地铁车站刚度和桥墩间距下,地铁车站的侧墙与框架柱的荷载分配。并通过有限元方法验证了该简化分析法的可靠性。

城际铁路“桥建合一”车站车致振动特性及舒适度评价研究

以某城际铁路高架车站“竹料站”为背景,基于车辆-轨道-车站有限元动力仿真分析模型,对高架车站主体结构进行模态分析得到其各阶自振频率及振型特征;深入分析了列车正线到站、不同车速正线越行过站、不同车速正线会车过站工况下的高架车站车致振动特性;采用计权加速度均方根对不同行车工况下站厅层人体舒适度进行评价。

河流水质自动监测站取水平台优化设置技术要点与案例

水质自动站是获取水环境质量数据的重要手段。国家相关标准对于水质自动站站址选择做了原则性的规定,但是自动站取水口受河道冲淤,人类活动的影响,可能影响监测结果的代表性和准确性。本文介绍了自然河流水质自动站取水平台优化设置的技术要点:自然河流水质自动站站址选择尽可能选择顺直或尽可能不受冲淤影响的河段、取水平台位置的99%水位保证率下水深不小于1m、流速不小于断面平均流速的30%。以阿七大桥水质自动站为例,分析了取水平台受下游电站运行和河道冲淤对取水平台获环境的影响,明晰了获取水样代表性不足的原因,提出阿七大桥断面取水口位置优化建议。

慈溪市长溪村高架桥下空间更新与利用

针对当前多数乡村高架桥下空间闲置或不当利用现状,以慈溪市长溪村高架桥下空间项目为例,从满足人群需求、修复乡村环境、串联区域功能、促进乡村发展目标出发,探讨乡村高架桥下空间更新与利用的设计路径,将这些具有潜力且不被关注的剩余空间进行合理且可持续地提升,为当代乡村桥下空间更新设计提供有益思路。

桥-隧-站一体化交通枢纽建筑结构设计创新与实践——以深圳市黄木岗交通枢纽为例

为解决综合交通枢纽市政道路桥梁、隧道与车站一体化设计中特殊建筑设计、特种结构选型与设计、集约利用城市空间资源等多方面难题,依托深圳市黄木岗交通枢纽工程,通过工程类比、模拟计算、现场验证等方法,对桥、隧、站一体化设计中重要节点进行方案比选研究。主要研究结论如下:1)群柱转换梁方案在站桥一体化结构转换中梁、板、柱尺寸适中,对室内建筑空间效果适应性较好,对承台与柱网不能对应的情况也有较好的适用性;2)车行隧道可丰富车站室内空间、对蓄烟仓划分起到积极作用,预应力吊墙技术对隧站一体化结构有很好的适应性;3)施工过程中,V柱与临时支撑的受力转换过程采用轴力伺服系统及“分批转换、同步加载、持续监测、严控变形”的原则可有效保障受力转换的均衡性;4)实践了地下建筑中结构与美学的统一。

闸站枢纽泵站前池流态及其改善数值模拟研究

分析了沙集闸站前池泥沙淤积成因,并试图改造在下游新建清污机桥,应用桥墩改善前池流态、减少泥沙淤积,采用三维建模软件UG NX建立河道流场三维模型,基于ICEM CFD进行计算域网格划分,并使用ANSYS CFX进行数值计算。计算结果表明:现状抽水工况下,导流墙内侧存在大范围低速区,因而产生大范围泥沙淤积。将泵站下游两侧导流墙延长至60 m,在导流墙头部新建清污机桥,应用桥墩导流,导流墙内侧低速淤积区范围大大减小,泵站进水流态大为改善。

高速铁路稀柱、半整体式高架站桥梁结构设计研究

伴随着高速铁路建设进入新时期,铁路高架站出现的频率急剧增加。当桥墩较高时,高架站桥下空间有较大的利用需求,由于受刚度控制,常规桥墩布置较为密集,容易形成“桥墩森林”现象,不利于空间利用,且美观性较差。为寻求适用于高墩高架站的合理结构体系,以合新铁路定远高架站为工程背景,在设计中研究了常用结构体系存在的问题,提出一种稀柱、半整体式高架站桥梁结构体系。该体系采用带悬臂的双斜柱预应力横梁门式墩,极大减少了桥墩数量和体积,并保持良好的力学性能。提出一种可释放水平力的固定支座,通过改变结构约束体系提高了结构整体刚度。与常用结构体系相比,可大幅提高桥下空间利用效率,减小结构尺寸,减少结构墩顶位移,具备良好的美观性、实用性及结构受力性能。为今后高速铁路及其他轨道桥梁高架站的桥梁结构设计提供了新思路。

联李大道顶进框架桥下穿铁路咽喉区方案设计与施工技术

框架桥下穿施工因其安全可靠且不影响既有线路运营等优点,在立体交叉工程中得到广泛应用。联李大道顶进框架桥下穿铁路咽喉区位于深圳市龙岗区南湾街道,需依次下穿跨越广深铁路平湖南编组站南咽喉区、平湖南综合物流枢纽铁路货场及其集1、集2线、广深铁路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ线等众多重要线路,工程复杂,难度极高。介绍了穿越铁路咽喉区所面临的复杂地质条件、顶进框架桥设计、线路加固方案和施工步骤、关键技术和解决思路等重点内容,并利用Midas GTS有限元程序对工程各个施工阶段的稳定性分析,建立三维实体有限元模型进行数值模拟计算,量化基坑开挖过程对既有线路的影响,可为同类项目提供有意参考和科学依据。

与地铁车站合建的大跨度拱桥设计

深圳市黄木岗交通枢纽立交桥为国内首座站桥合建的下承式大跨度钢拱桥。为了解决枢纽地下车站与拱桥合建问题,对大跨度桥梁与地下结构合建的节点体系构造进行了研究,并采用数值模拟方法分析了站桥合一结构的静力特点和动力特性;同时对桥梁结构的抗风性能、桥梁结构形式及受力特点进行了分析。该桥的设计研究对于站桥合建的桥梁建设提供了新的思路,可供相关人员参考。

全站仪在桥梁挠度变形应用中的数据处理

测绘技术的发展与IT技术息息相关,随着IT技术的飞速发展,测绘技术也在迅猛发展,朝着更加方便、精确、智能的方向不断进步,实现数据处理的自动化也成为测绘工程发展的必然需求。为了保证桥梁的安全性和足够的刚度,需要在桥梁竣工后的进行加载测试,因为其测试结果直接反映了桥梁的施工质量和结构受力性能。本文主要研究全站仪在桥梁挠度变形中的数据处理,利用VB语言编程使数据处理变得简单、方便、准确,实现数据的自动化处理。

高速铁路大跨度站内高架桥设计研究

随着高速铁路的发展,一些车站成为多线交汇的枢纽站,形成上下多层的车站格局。站房布局对土地资源的集约有较高要求,越来越多的枢纽车站采用“桥建合一”的站房形式。高架站内的桥梁既要满足跨越需求,又要满足站房总体布局及乘客通行的需求,故选择适合的桥式方案是设计的关键。以南通至宁波高速铁路苏州南站为例,通过分析不同桥式方案的经济技术,并结合桥式方案对站台梁的结构形式进行分析研究,最终提出一种站台与轨道合建的站线整体式预应力混凝土连续刚构的桥式方案,并成功运用到工程实践当中。本工程采用的主跨128 m的站线整体式桥梁结构丰富了大跨度桥梁结构在高架站中的应用,为“桥建合一”高架站的设计提供了一种新的思路。

挠度监测在城市轨道交通高架线中的应用研究

挠度是评价桥梁整体结构安全的重要参数。本工程以保障城市轨道交通高架线运营安全为出发点,简述目前挠度监测的各类方法,分析全站仪挠度测量原理及方法,并以某城市轨道交通高架线为例,详细阐述挠度监测的测点布设、误差来源、成果分析。结果显示,挠度监测可应用于在城市轨道交通高架线结构健康监测,为运营线路安全评估提供数据参考。