钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索阻尼减振研究

钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索构造不同,引起风致振动特性和减振需求也不同。为给斜拉索振动控制设计提供依据,对比国内外规范中关于斜拉索阻尼减振指标的规定,分析不同参数对钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索减振指标的影响,以2座典型桥梁为背景,对比分析钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索的阻尼减振措施。结果表明:《斜拉索外置式黏滞阻尼器》(JT/T 1038—2016)和欧洲规范CIP-2002、FIB-2005采用特定阻尼对数衰减率δ控制斜拉索风雨振,而美国规范PTI-2018采用质量阻尼参数S_(c)≥10控制斜拉索风雨振,质量阻尼参数考虑因素全面、科学,推荐使用;为了保证斜拉索的减振安全,建议阻尼减振同时满足国内外多个现行规范,平行钢丝斜拉索采用δ≥3%作为阻尼减振指标,钢绞线斜拉索的阻尼减振指标建议按照PTI-2018根据索的参数和气动措施情况进行选择;博斯普鲁斯海峡三桥钢绞线斜拉索阻尼器尺寸偏大,安装阻尼器后斜拉索的面内阻尼对数衰减率为4%和6%,可满足低阶大幅振动控制要求;沪苏通长江公铁大桥平行钢丝斜拉索振动模态丰富,采用2种阻尼器协同减振,实现多模态振动控制,控制中、低阶大幅振动的外置式阻尼器尺寸设计巧妙,体量较小。

基于健康监测数据的平行钢绞线斜拉索风致振动分析

平行钢绞线斜拉索由于其施工便捷、易于维护的特点,在国内外斜拉桥上得到大规模应用。钢绞线斜拉索受风荷载及多因素影响,可能会出现多形态振动。以某跨江大桥为研究对象,基于健康监测系统,关注平行钢绞线斜拉索振动特征,通过时频分析方法,获取斜拉索振动频率分布及其在时间上变化,结合特殊事例,开展斜拉索振动与风速风向、主梁振动的相关性分析,研究平行钢绞线斜拉索风致振动成因。结果表明,平行钢绞线斜拉索日常运营过程中,在低频范围内呈现明显的倍频效应;在降温、雨雪天气下,受特定风速、风攻角影响,钢绞线斜拉索将出现1阶为主的大幅振动,且塔-索-梁之间出现耦合振动,斜拉索出现共振/参数振动。

平行钢绞线索频率法索力测试研究

平行钢绞线斜拉索索力不均匀,且外包HDPE套管,各钢绞线之间、套管与钢绞线之间在垂度作用下中间部分相互接触,在频率法索力测试过程中具有一定的影响。文章通过建立有限元模型,对比索力与频率的对应关系得出,平行钢绞的索力不均匀性对频率法测试影响不大,HDPE套管能有效地传递和反映其内部索体的振动,因此,可根据套管质量修正斜拉索的线密度,显著提高斜拉索索力测试和计算的精确度。

平行钢绞线斜拉索索力测试方法评价

为评价钢弦计法、磁通量法、频谱法、压力环法及千斤顶法5种方法对平行钢绞线斜拉索索力测试的适用性及测试精度,对铜陵公铁两用长江大桥[(90+240+630+240+90)m连续钢桁梁斜拉桥]施工过程中斜拉索的振动信号进行采集研究,对各工况的实测索力数据进行统计分析,并对比了不同工况和不同测试方法的测量结果。结果表明:外套管的振动能够代表钢绞线索体的振动,为频谱法测试钢绞线斜拉索索力提供了基础;频谱法、千斤顶法和压力环法的测试结果的相互偏差在5%以内,基本能够满足工程控制的需要,钢弦计法和磁通量法的测试结果可用以复核其他方法的测试结果。

基于频率法的平行钢绞线索索力测试研究

斜拉索索力是桥梁施工控制和桥梁受力的重要指标,以光武大桥为工程背景,用频率法进行平行钢绞线斜拉索索力的测试和分析研究。采用有限元方法建立斜拉索模型、HDPE套管模型以及斜拉索-套管整体的接触耦合模型,进行斜拉索结构的动力性能分析,从斜拉索振动频率与索力的对应关系分析可以看出:频率法可用于平行钢绞线斜拉索的索力测试,HDPE套管能够传递和反映内部索体的振动,但必须考虑HDPE套管的影响,根据HDPE套管质量修正斜拉索线密度,提高了斜拉索索力测量和计算的准确度。

基于GFRP-OFBG筋的桥梁缆索索力测量技术研究

基于内嵌光纤Bragg光栅传感器的光纤光栅-玻璃纤维增强塑料复合筋(GFRP-OFBG筋),研究了GFRP-OFBG筋自身的应变和温度传感特性,研究结果表明,GFRP-OFBG智能筋具有优异的线性传感性能,筋中光栅测量的应变极限达12 000με以上,波长变化达14 nm;对于用GFRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝而得到的GFRP-OFBG智能钢绞线,进行了应变传感、温度敏感和钢绞线松弛试验,试验结果表明,GFRP-OFBG智能钢绞线具有优异的线性传感性能和较低的应力松弛率,并可实现钢绞线受载全过程监测,绞线中光栅测量应变极限为11 568.2με,光栅波长变化为15.966 nm;对直接增加GFRP-OFBG筋制成的光纤光栅平行钢丝智能索和直接增加GFRP-OFBG智能钢绞线得到的光纤光栅平行钢绞线智能索,进行荷载传感试验,试验结果表明,智能索的感知线性度和重复性都比较好,并可监测70%以上公称破断索力。智能索工程应用案例表明,GFRP-OFBG筋智能拉索在实际工程中很容易得到车辆荷载下的响应曲线。

重组竹-钢填板螺栓节点承载力试验研究

通过不同侧材厚度、不同螺栓端距的重组竹-钢填板螺栓节点受拉试验,研究单向顺纹受拉时节点的受力性能、破坏模式及破坏机制,分析螺栓端距、侧材厚度等参数变化对节点力学性能的影响。结果表明:随着侧材厚度的增大,节点破坏模式由单纯的销槽承压破坏演变为同时发生螺栓受弯屈服和销槽承压破坏,节点承载力、延性系数均随之增大;节点承载力亦随螺栓端距加大而增大,但螺栓端距达到7d(d为螺栓直径)时,增加端距对节点承载力影响可忽略。将试验结果与《木结构设计规范》、《木结构设计手册》和美国木结构规范ANSI/AF&PA NDS—2012承载力计算结果对比得知:《木结构设计手册》推荐的计算公式可以用于重组竹-钢填板螺栓连接承载力计算;其余两规范推荐的计算公式偏于保守,计算误差可达200%以上。

两类悬索桥吊索气动稳定性比较研究

大跨度悬索桥吊索常发生大幅风致振动,一种可能的机理为吊索索股间的尾流致振。为研究吊索表面粗糙度对其气动稳定性的影响,分别针对平行钢丝吊索和钢绞线吊索,制作表面光滑、粗糙索股模型,进行测力风洞试验,得到光滑和粗糙下游索股的平均气动力系数,在此基础上,依据Routh-Hurwitz稳定性判据,对平行钢丝吊索和钢绞线吊索的气动失稳区域进行比较研究。结果表明:平行钢丝吊索与钢绞线吊索的平均气动力系数空间分布特征存在较明显区别;两种吊索的不稳定区域整体上呈条带状,宽度约为1～2D,且平行钢丝吊索的失稳区域向中心线两边发散的比钢绞线吊索更为明显;在3≤X≤4区域,尾流吊索发生气动失稳可能性较大,特别是钢绞线吊索。

平行钢绞线斜拉索单股首次张拉力计算方法研究及ExcelVBA程序编制

从悬链线索单元方程出发,根据无应力状态法的原理,研究总结了单股钢绞线首次张拉计算方法,并提出了一种新的计算方法。在Excel平台上使用VBA编制了相应的计算程序,根据文献的算例对本文方法正确性进行了验证。

矮塔斜拉索施工技术

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件,平行钢绞线施工中单根钢绞线张拉力的计算和钢绞线张拉力的控制是重中之重,同时钢绞线的施工质量也影响着整座桥梁结构的安全及耐久性。以新建商合杭铁路颍上特大桥跨颍河矮塔斜拉桥斜拉索施工为例,介绍斜拉索施工过程中的施工参数的计算方法、施工工艺措施、注意事项等。

重庆两江大桥平行钢绞线斜拉索施工技术

平行钢绞线斜拉索桥梁是目前采用较多的一种斜拉桥结构形式。结合重庆两江大桥平行钢绞线斜拉索的工程实践,介绍平行钢绞线斜拉索施工技术,可为今后同类斜拉索施工提供参考。

基于频率法的平行钢绞线斜拉索索力测试方法研究

以某双塔双索面斜拉桥为工程背景,根据平行钢绞线斜拉索张拉工艺特点,在单根钢绞线、整体钢绞线、HDPE套管外安装索力传感器,并对斜拉索张拉过程、张拉完成后等不同施工工况下斜拉索索力进行测试和计算分析,提出了基于频率法的适用于不同施工工况的索力测试方法和索力计算公式,结果可满足工程测试精度要求。

平行钢丝与钢绞线拉索体系比较研究

斜拉索体系有多种型式,目前国内斜拉桥中平行钢丝拉索及平行钢绞线拉索应用较多。对以上2种拉索体系进行比较,分析拉索经济性、施工便利性、耐久性及可维护性,得出结论。

复合捻股基本形式与标识问题探讨

GB/T8706—2006/ISO17893:2004给出的复合捻股标识仅涉及在平行捻或组合平行捻外单独捻制1层钢丝和捻制由2层钢丝构成的平行捻。对该标准进行分析,并结合RR-W-410E—2002得出,复合捻股共有5种基本形式。探讨在平行捻或组合平行捻外单独捻制2层钢丝、单独捻制3层钢丝和先捻制1层钢丝后再捻制由2层钢丝构成平行捻等3种不同形式复合捻股标识问题。

钢绞线斜拉桥下穿式施工工法分析

随着钢绞线斜拉桥跨度不断突破,而设计者为了减少拉索风振的影响,外护管管径变小,传统挂索施工工艺的缺点逐步凸显,施工速度达不到要求,施工质量也产生一些隐患。钢绞线下穿式施工工法,能有效地解决了传统挂索工法的局限性,是一种可行可靠、提高工效、保证质量、节约成本的施工工法,并在多个大型钢绞线斜拉桥中得到应用及验证。

平行钢绞线斜拉索单根张拉装置改进探讨

面对巨大的钢绞线斜拉索市场,优化钢绞线单根张拉装置,达到“人材机”方面节能降本效益有重要意义。通过对平行钢绞线斜拉索单根钢绞线张拉装置改进,新的单根钢绞线张拉方式很好地继承了传统张拉方式的优点,并与顶压工艺合二为一,减少了钢绞线锚固应力损失,从初期开始就提高钢绞线的锚固效果;而且在“人材机”节约成本方面都有不错的经济效益,值得在钢绞线斜拉索施工中推广使用。

南京长江第四大桥主缆架设关键技术

南京长江第四大桥为主跨1418m的双塔3跨悬索桥,其主缆采用新型锚固钢板式锚固系统。主缆索股采用预制平行索股(PPWS)法架设,除设置通长索股外,在南北边跨各增设若干背索。文章系统介绍了南京四桥主缆索股架设关键技术,可供后续类似工程参考。

超大跨度悬索桥主缆预制索股制造工艺技术

悬索桥是大跨度桥梁的首选结构,主缆是悬索桥的主要传力承载结构件。悬索桥主缆主要由平行的钢丝(钢绞线)组成,应用较多的是高强度热镀锌钢丝。我国悬索桥主缆主要采用预制平行钢丝索股(PPWS)架设方法,一般采用φ5 mm左右的高强钢丝预制,每股127丝(或91丝),索股两端用热铸锚锚固。国内PPWS制造技术工艺从无到有,经过不断改进提高,已经达到国际先进水平。介绍国内悬索桥主缆PPWS制造现行工艺技术,通过放索试验和现场工程实施,分析生产线特点、存在的问题和实际应用中的主要改进成果。结合未来特大跨度悬索桥建设探讨可能出现的问题和主缆钢丝、索股制作的改进方向。

基于无应力长度目标的平行钢绞线斜拉索张拉方法

为改善斜拉桥平行钢绞线拉索以索力控制张拉时需多次重复张拉的复杂操作工序,并减少由此产生的累计误差,同时使得张拉完成后每股钢绞线拉力分布更均匀,选择以钢绞线的无应力长度作为控制张拉的对象,设计了以无应力长度控制钢绞线逐根一次张拉到位的施工方案,并对其进行优化。考虑拉索的几何非线性,建立单根钢绞线的几何状态方程,确定其在目标索力下控制张拉的无应力长度;在实际施工中以该无应力长度控制张拉单根钢绞线,运用分阶段局部寻优的数值方法,考虑实际施工误差和塔、梁变形等因素,对实际施工索力与设计目标索力之间存在的误差进行修正,寻求对应实际工况的控制张拉无应力长度,以实现一次张拉到位、张拉完成后每根钢绞线拉力相等且成桥索力也更精确的目的;最后,通过计算机仿真算例模拟实际工况进行验证。结果表明:对给定的设计成桥目标索力,采用无应力长度控制张拉方案可一次张拉到位,考虑施工误差进行优化后控制张拉的无应力长度与对应实际工况的无应力长度相差较小,经过二次优化后,施工张拉索力与设计目标索力的相对误差为0.72%,且张拉完成后每根钢绞线拉力相等,满足施工要求;相关计算程序经固化后嵌入智能千斤顶可用于斜拉索张拉施工。

重组竹钢夹板螺栓连接抗火性能试验研究

为研究重组竹钢夹板螺栓连接节点耐火极限及失效机理,依据ISO 834标准火灾试验方法设计并制作了3组24个螺栓连接试件,以螺栓数量、端距、行距、厚径比(竹板厚度与螺栓直径之比),持荷比(施加荷载与极限荷载之比)以及防火保护为试验参数,对其进行抗火性能试验研究。结果表明:当试件的厚径比为5.0~5.7时,单螺栓和多螺栓连接的破坏形态表现为螺栓孔压溃、竹材撕裂但螺栓未弯曲,当试件的厚径比为8.0~10.0时,破坏形态表现为螺栓孔压溃、竹材撕裂且螺栓弯曲,但厚径比对单螺栓连接耐火极限的影响并不显著;随着螺栓数量、端距和行距的增加,螺栓连接的耐火极限逐渐提高;增加持荷比使得螺栓连接耐火极限降低,防火保护对螺栓连接的抗火性能提升显著。通过对不同形式螺栓连接内部温度分析,揭示了火灾下重组竹材炭化性能及螺栓连接中孔受力对温度场的影响规律。