-
在大跨度桥梁健康监测中,动挠度和静挠度是2 个必测项目.对于健康监测系统采集到的海量数据,用户通常对静挠度和动挠度的监测值分别进行独立分析和应用,而对两者的关联性分析较少.本研究以某高速铁路矮塔斜拉桥为背景,采用皮尔逊相关系数法对其动挠度和静挠度数据进行分析,发现两者关联性较大.在此基础上,采用机器学习的 XGBoost 模型构建预测模型,用不同位置动挠度传感器的数据来预测桥梁跨中位置的静挠度,模型预测的准确率达到 92.2%,同时设计出静挠度预测系统.本研究可为大跨度桥梁健康监测数据的分析和运维提供指导.
大跨度桥梁动挠度静挠度桥梁跨中位置关联性
-
气动措施是控制大跨度桥梁涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)的有效手段,但传统工程实践多采用全跨通长布置,缺乏经济性.本文开展了多模态竖弯VIV控制的气动措施展向布局优化设计研究.首先,通过节段模型风洞试验,测试了原始断面与采取气动措施断面的VIV特性,并分析了原设计断面和气动优化断面的非线性气动性能.随后,基于风洞试验交叉验证后的幅变气动导数涡激力模型,建立了大跨桥梁的三维多模态VIV及展向布局优化设计分析框架.以某斜拉桥为背景,以规范中VIV振幅限值为约束条件,对气动措施的展向布置进行了优化设计.研究结果表明:对于该桥梁,仅需在主梁跨中708 m(占70.8％)范围内,采用'导流板+1道下稳定板'的组合气动措施,或在主梁跨中696 m(占69.6％)范围内,采用'风嘴+1道下稳定板'的组合气动措施,即可有效控制前三阶关键竖弯模态的VIV响应.相比于全桥布置,优化方案显著减少了气动措施的用量,验证了展向布局优化的必要性与经济价值.
多模态涡激振动(VIV)非线性涡激振动力模型节段模型试验气动措施展向布局
-
为探究重车荷载下大跨度碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)索斜拉桥的车桥耦合振动特性,基于车桥耦合振动理论,选取桥面不平度、车重、车速及车辆偏载距离为敏感参数,对比分析 CFRP 索斜拉桥与传统钢索桥的动力响应及冲击系数敏感性.结果表明:桥面不平度是2 类桥梁动力响应的主导因素,而车速影响则呈现共振敏感特征;CFRP 索斜拉桥的冲击系数随车重增加呈非线性递减趋势,随路面等级降低而显著增大,车辆偏载距离对宽幅桥面跨中截面影响较小.CFRP 索斜拉桥冲击系数普遍高于《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)中基于桥梁基频确定的计算值,表明仅依靠基频确定冲击系数的方法未能充分考虑多因素耦合效应,在重载及复杂路况下偏于不安全.2 类桥梁冲击系数的构件类型敏感性排序呈反向特征:CFRP 索斜拉桥为 CFRP 索>桥塔>主梁,钢索桥为主梁>桥塔>钢索,反映了材料特性对桥梁振动敏感构件的主导影响.2 类桥梁主梁冲击系数的敏感性核心差异体现在车重与车速的排序反转:CFRP 索斜拉桥为桥面不平度>车速>车辆偏载距离>车重,钢索桥为桥面不平度>车重>车速>车辆偏载距离;2 类桥梁拉索冲击系数的敏感性排序与主梁一致,CFRP 索对车速的敏感性显著高于钢索,而对车重的敏感性较低,但两者均对桥面不平度最为敏感.
CFRP索斜拉桥钢索车桥耦合动力响应冲击系数参数分析
-
石家庄滹沱河大桥为空间扭索面独塔斜拉桥,跨径布置 40 m+150 m+150 m+40 m.桥塔为曲面钢结构,拉索呈伞状空间布置,根据拉索的不同位置采用差异化拉索锚固形式.文章系统阐述桥塔拉索锚固结构的设计特点,建立精细化有限元模型,重点分析不同拉索角度对应的梁式锚固构造在运营工况和换索工况的受力特点.研究表明:钢锚梁适用于不同角度的拉索,传力路径明确;对于倾角较大的陡索,钢锚梁应重点关注底板受力;对于倾角平缓的拉索,钢锚梁可以很好地平衡拉索水平拉力.本桥的桥塔拉索锚固设计可为日后同类型桥梁设计提供一定的借鉴和经验.
曲面钢桥塔锚固构造扭索面空间拉索有限元分析结构设计受力分析
-
针对长期监测中索位代表性不足、传统方法难以兼顾连续监测与维护便利性等问题,以太平大桥为对象展开研究,比较常用索力监测方法,结合结构特点,采用有限元模型评价不同索位响应.结果表明,SZ6～SZ10适合作为智能索布设位置,并采用上游内置光纤FRP索丝、下游光纤垫圈式压力传感器的组合方案.研究可为同类斜拉桥长期索力监测方案设计提供参考.
斜拉索光纤光栅索力监测
-
斜拉桥索力测量对于斜拉桥的设计、施工、运营维护乃至桥梁的整个生命周期都具有重要作用,是确保斜拉桥安全施工、精准成形、长期稳定运营的关键.为了提高斜拉桥索力测量的效率,该文提出了一种基于三维激光点云的斜拉桥索力测量方法(简称索形法),该方法采用基于随机抽样一致算法(Random Sample Consensus,RANSAC)的圆柱拟合法对节段进行拟合,并分析了拟合长度对索力计算的影响.以新建昆山震川桥为试验对象,将索力测量结果与传统的千斤顶油压法和频率法结果进行了对比.结果表明:基于三维激光点云的索力测量方法极大地提高了索力测量效率,其测量精度亦满足要求,为斜拉桥索力测量以及在线监测提供了新途径.
桥梁工程斜拉桥索力测量三维激光点云桥梁监测
-
斜拉索的气动特性受覆冰类型影响显著,但现有研究多集中于单索或规则冰型,对不同索距双索系统的三维流场对比分析尚未深入讨论.针对新月形覆冰双索,采用SSTk-ω湍流模型,建立4倍索径(4D)和16倍索径(16D)的三维数值模型,分析典型风攻角下的流场特性.结果表明:双索绕流呈现显著三维空间特性,近距(索距4D)处下游索受上游索尾涡破碎影响,最大负压降低,远距(索距16D)处流动形态趋近于单索;典型风攻角下双索的下游索阻力系数随索距变化最大差值小于0.26,升力系数差值小于0.42,表明索距与尾流驰振具有较弱的相关性;且模拟工况下驰振力系数均大于0,下游索均未发生尾流驰振失稳,由此验证在一定条件下,采用较小索距(如4D)布置斜拉索可能不会显著增加下游索的尾流驰振风险,这为严寒地区斜拉桥在空间受限条件下的抗风设计提供了理论依据.
振动与波尾流驰振数值模拟覆冰双索气动耦合索距效应
-
[目标]为探究近断层脉冲地震作用下独塔斜拉桥各构件的响应分布规律,针对不同地震动强度下关键截面的响应变化特征开展研究.[方法]基于 ANSYS/APDL 建立三维独塔塔梁固接斜拉桥空间有限元模型,将选取的天然地震动记录进行振幅调制后,输入至有限元模型中进行非线性时程动力分析,进而系统研究桥梁关键构件的应力-应变空间分布规律以及关键截面的位移响应变化.[结果]随着地震动强度的增加,桥梁各关键构件的动力响应均呈现逐渐增大的趋势.在主塔与主梁采用固接的体系下,近断层脉冲型地震作用导致的中间墩应力-应变响应远大于边墩,但均未超过 C40 混凝土的破坏限值;全桥斜拉索在地震作用下的应力值呈现出越靠近塔梁固接处越大的空间分布特征;主梁与支座的位移响应则表现为距离主塔越远位移越大;主塔底部为全桥最容易发生震害的潜在薄弱部位,在罕遇地震下主塔底的最大应力达到 3.86×107 Pa,已极度逼近 C40 混凝土的屈服应力.该型桥梁主塔底部的抗震设防需予以高度关注.[结论]本研究明确了该类斜拉桥的地震响应规律、损伤部位及破坏机理,可为同类桥梁的前期设计与后期抗震设防提供重要的理论依据.
桥梁工程近断层脉冲地震动有限元模型应力-应变分布规律独塔斜拉桥位移响应变化
-
利用3个缩尺试件进行偏心荷载试验,建立有限元模型并开展数值模拟与参数化分析.结果表明,结合段的承载能力由钢梁段控制,潜在破坏模式为钢梁下翼缘强度破坏.预应力效应及隔板开孔尺寸对结合段轴向刚度影响较小,无预应力会减小其弯曲刚度并增大侧向变形,而大隔板开孔对其影响有限.有限元分析结果表明,荷载在结合段内传递平顺,现有设计可合理传递荷载;增大张拉应力可减小设计荷载下的承压板和钢格室应力水平,但会增加结合段的侧向变形,需合理控制结合段预应力水平;增大承压板厚度可改善设计荷载下的钢格室应力集中现象,并降低钢结构的应力水平,提高结合段承载能力的安全储备.
钢—混结合段斜拉桥受力分析传力机理参数化分析
-
桥型方案比选是桥梁工程设计阶段的核心决策环节,直接影响工程建设成本、运营安全及综合效益.本文以广安绕城高速公路嘉陵江特大桥为工程背景,针对该桥跨越航道、地形复杂等工程特点,构建涵盖技术、经济、施工、适用、安全、环保、耐久、美观8项指标的桥型比选体系,提出层次分析法(AHP)与模糊综合评判法(FIE)相结合的桥型比选模型.选取中承式钢管混凝土提篮拱桥(T1)、下承式钢管混凝土系杆拱桥(T2)、独塔混合梁斜拉桥(T3)三种候选方案,通过AHP科学确定各评价指标权重,利用FIE精准计算单指标评价值,经加权复合运算完成多方案综合排序.研究结果表明,T1方案综合评价值最高(0.4157),为该工程最优桥型方案,其在适配航道条件、施工可行性及景观协调性方面优势显著.该AHP-FIE模型有效规避了传统比选方法中人为因素过重、指标权重不合理等问题,计算简便、实用性强,可为同类跨江大桥桥型方案比选提供理论支撑与工程参考.
AHP-FIE模型嘉陵江特大桥桥型方案比选评价指标体系
