斜拉索的腐蚀案例与分析

根据收集的国内外文献资料,介绍了12座斜拉桥的换索案例。这些斜拉桥的拉索设计寿命均不低于30 a,但实际使用均未达到设计寿命,换索的主要原因是斜拉索的腐蚀。最严重的斜拉索腐蚀导致桥梁营运过程中的断索事故。由于斜拉索的防护体系和构造特点,目前还没有十分有效的监测斜拉索腐蚀的方法,只能通过开窗检查。斜拉索一旦锈蚀,其抗疲劳强度迅速下降,应尽快换索,以确保桥梁安全。     

大跨度地锚式斜拉桥换索施工技术

郧县汉江大桥为(86+414+86)m地锚式预应力混凝土斜拉桥,每塔两侧各布置2×25根斜拉索。检测发现:斜拉索索力和设计理论状态误差较大,PE护套损伤,钢丝锈蚀严重,斜拉索系统属于四类部件。为确保桥梁结构的长期安全,结合该桥斜拉索体系病害情况,运用等强度换算原理,设计新斜拉索[采用镀锌平行钢丝、PES(HD)低应力全防腐索体、全防水结构等多项技术],替换全桥旧斜拉索。斜拉索更换顺序为病害斜拉索优先,单塔对称、双塔反对称,由长索到短索的原则进行更换。有限元结果表明,在整个换索过程中,斜拉索、主梁和桥塔结构变形、应力和强度验算均能满足规范要求。换索施工工序为旧索放张→旧索拆除→新索安装与张拉→索力调整。通过优化施工工艺,长索单塔换完后,2个点4根索同时更换,将换索工期降低到120d,极大地缩短了施工工期。     

斜拉桥斜拉索防腐保护问题分析与建议

斜拉桥斜拉索的腐蚀破坏将直接影响桥梁结构的安全与使用寿命,国内、外已出现大量由于斜拉索破坏而进行换索的典型案例.目前斜拉桥斜拉索的常用防护形式为高密度聚乙烯(HDPE)护套,该类护套易发生开裂和老化而导致斜拉索锈蚀.为了研究斜拉索的防腐保护问题,对HDPE护套防护破坏的因素:索体交变应力、HDPE原材料特性、自然环境、施工作业方式和斜拉索的不均匀截面形状等进行分析,在此基础上提出采用长纤维增强护套结构以及在斜拉索护套与斜拉索之间设置粘弹性隔离层的防护建议.     

换索斜拉桥合理受力状态研究

斜拉索功能退化导致结构的线形、索力与设计目标值相差较远,为改善这种状况,首先以索力优化理论为基础,利用最小弯曲能量原理,建立了通过换索改善结构线形与内力的理论和方法。然后以云南皎平渡斜拉桥换索为工程背景,以换索前实测索力和线形为参照,以主梁应力为主要控制目标,综合考虑斜拉索受力和主梁线形来确定斜拉桥换索后合理成桥受力状态。     

人行钢箱梁斜拉桥换索控制理论及参数影响分析

随着斜拉桥的数量日趋增多,相应的问题也日益严重,在斜拉桥使用寿命增长的同时,也面临着斜拉索更换的问题。目前国内外对人行斜拉桥换索施工控制的研究相对较少,该文依托哈尔滨市一机路彩虹桥换索工程,重点对人行钢箱斜拉桥换索影响因素进行了研究分析,对彩虹桥建立模型,分析温度变化、主梁刚度变化、拉索刚度变化、主梁自重变化、斜拉索张拉力变化等不同施工参数对结构受力的影响,结果表明:斜拉索张拉力的影响最为明显,温度影响较小,但每一施工参数的影响均应考虑。     

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,在两限或三根拉索失效时,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...     

独塔单索面混凝土斜拉桥换索技术研究

由于斜拉索的防护技术不尽完善,斜拉桥在运营若干年后,不可避免地会出现斜拉索腐蚀问题。为保证桥梁安全运营,国内外一些斜拉桥不得不进行换索。通过对一座独塔单索面斜拉桥的病害状况、成因分析、换索过程及换索效果进行阐述,以期为此类斜拉桥的换索提供技术支撑。     

七塔预应力混凝土部分斜拉桥结构性能研究

采用有限元法分析多塔预应力混凝土部分斜拉桥的结构性能。同斜拉桥一样,部分斜拉桥可以通过优化拉索初张力,确定其合理成桥状态,并通过优化施工方案,保证结构安全、受力合理。部分斜拉桥的拉索主要承担恒载,活载主要由主梁承担;活载作用下斜拉索最大应力幅位于边跨最外侧的斜拉索,已接近斜拉桥拉索应力幅;塔顶水平位移与相邻塔的变形相互影响较小。以大广高速公路开封黄河大桥为例,通过改变结构为连续梁桥和斜拉桥体系后,对比分析3种结构体系活载作用下的结构性能,得知:从连续梁桥、部分斜拉桥到斜拉桥,结构体系整体刚度逐渐增大,主梁承受的弯矩逐渐减小、结构变位逐渐减小、结构各阶自振频率逐渐增大。     

苏拉马都跨海大桥主桥斜拉索锚固性能研究

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,显示了斜拉桥的特点.斜拉桥桥跨结构的重力和桥上活载,绝大部分通过斜拉索传递到塔柱上.斜拉索在主梁和桥塔上的锚固区,是斜拉索与主梁和索塔的连接点,起着至关重要的作用,结合苏拉马都跨海大桥主桥的设计情况,对斜拉索索梁、索塔锚固区进行分析研究,对斜拉索锚固区的设计有重要的指导意义.     

车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度研究

鉴于我国《公路斜拉桥设计规范》未对部分斜拉桥拉索的允许应力值作具体规定，因此，为定量地研究车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索的疲劳可靠度，在分析斜拉索应力时程的基础上，依据等效疲劳损伤原理，对车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度进行了研究。通过假定结构疲劳寿命服从威布尔分布，推导出了疲劳可靠度公式和疲劳可靠指标β值，得到了运营车辆组成的模型车辆荷载频值谱，并以某部分斜拉桥为实例进行了验证。结果表明，部分斜拉桥设计中，拉索强度允许应力值是合理的，不会对拉索产生疲劳破坏，因此，可供其他桥梁疲劳设计或疲劳损伤验算时参考。     

基于神经网络的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度研究（双语出版）

腐蚀与疲劳是影响斜拉桥钢箱梁服役可靠性的关键因素，为研究两者双重作用下斜拉桥钢箱梁服役期可靠度的衰退规律，开展了基于神经网络技术的斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳可靠度分析。首先，通过疲劳强度与钢材强度的关系以及腐蚀引起的钢材抗力衰变，得到了钢材腐蚀疲劳抗力时变模型。然后，通过基于均匀设计法的神经网络技术和非线性有限元方法进行斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠度分析。采用均匀设计法得到影响结构可靠性的基本随机变量的设计样本点，基于ANSYS求解样本点处疲劳荷载作用下的钢箱梁应力幅，通过神经网络得到钢箱梁构件的应力幅函数显式表达式。在建立腐蚀疲劳抗力和疲劳荷载效应时变模型的基础上，构建了斜拉桥钢箱梁局部连接细节腐蚀疲劳时变可靠度的显式功能函数，基于FERUM程序采用JC法计算斜拉桥钢箱梁腐蚀疲劳时变可靠指标。最后以苏通大桥为例，采用所提方法对钢箱梁局部连接细节服役期的腐蚀疲劳时变可靠度进行了计算，并进行了参数敏感性分析。结果表明：桥面板和U肋腐蚀疲劳可靠指标均随时间增加而减小，但桥面板腐蚀疲劳可靠指标衰退越来越快，而U肋腐蚀疲劳可靠指标则衰退越来越慢，桥面板腐蚀疲劳寿命不足100年。研究结果为斜拉桥钢箱梁服役期的运营维护提供了指导。     

淡江大桥主桥设计

淡江大桥主桥跨越淡水河口,主桥采用单塔不对称半飘浮体系斜拉桥,全长920 m,跨径布置为(2×75+450+175+75+70)m,主跨450 m,桥面净宽44.7 m,桥下通航净高20 m,倒Y形桥塔高200 m。在桥塔及两端伸缩缝处的桥墩设置减隔震阻尼器,主梁采用钢箱梁(长660 m)及钢-混结合梁(长260 m),斜拉索按扇形双索面布置,共94根斜拉索。桥梁设计寿命为120年,依据基于性能的设计规范AASHTO LRFD及性能化抗震设计,结构强度满足规范要求。采用风洞试验与数值风力分析验证主桥结构的气动稳定性,结果表明当风速达100 m/s时,结构仍然稳定。     

大跨径斜拉桥钢结构疲劳监测与评估

以某大跨径斜拉桥为研究背景，基于钢箱梁的定期检测结果，研究了该斜拉桥的钢结构疲劳性能。在疲劳开裂较严重的顶板与U肋焊接细节、关键受力部位的底板与U肋焊接细节、索梁锚固区焊接细节布置传感器，测试各主要焊接细节的疲劳应力历程，基于雨流计数法获得疲劳应力谱。分析结果表明:苏通大桥目前的交通流量远大于2010年前的交通流量；钢箱梁底板与U肋焊接细节、索梁锚固区锚固板与外腹板焊接细节的疲劳寿命评估结果大于设计使用年限；若不计焊接初始缺陷与焊接残余应力，顶板与U肋焊接细节不会过早地发生疲劳破坏。     

车致疲劳损伤对钢-混凝土组合梁桥极限承载力可靠度的影响

钢-混凝土组合梁桥因其发挥了2种材料各自的优势,被广泛应用于中小跨径的桥梁结构中,而极限承载能力是评判其安全与否最直观的指标之一。为了对现役钢-混凝土组合梁桥的极限承载力进行更为准确的评估,提出一种确定钢主梁极限承载能力可靠度的新方法,该方法能考虑车辆荷载引起的疲劳累积损伤对钢主梁极限承载力的影响。首先建立了三维车桥耦合振动模型,并采用美国AASHTO桥梁设计规范中的Ⅰ形简支钢-混凝土组合梁桥、强度设计车辆荷载模型和疲劳设计车辆荷载模型作为算例进行分析。然后,基于建立的车桥耦合振动程序、S-N曲线和雨流计数法,获得不同桥面状态下强度设计车以不同车速过桥时产生的动力冲击系数和疲劳设计车以不同车速过桥时产生的疲劳损伤累积和最大应力,并根据卡方检验对在不同桥面状态和不同车速下获得的这3个参数的分布类型进行检验。最后,基于剩余强度理论,利用AASHTO规范中规定的桥梁承载力设计方程,建立能考虑桥梁全寿命周期内桥面处于不同状态时车辆过桥产生的累积疲劳损伤对钢主梁极限承载能力折减的极限状态方程,并以此对钢主梁极限承载力的可靠指标进行研究,获得其与疲劳设计车日均通行量的关系。研究结果表明：桥梁极限承载力可靠度会随着疲劳设计车日通行量的增大而降低;钢主梁疲劳累积损伤对其极限承载力折减具有重要影响。提出的方法为准确评估在役桥梁的极限承载能力提供了更为有效的途径。     

大跨度预应力混凝土斜拉桥基于定期检测的损伤识别方法

为了在定期检测信息的基础上实现大跨度预应力混凝土斜拉桥的健康状态评估,提出采用无线多点自动综合测试系统监测结构应力,利用环境随机振动法测试全桥索力,并结合桥梁几何测试信息,获得桥梁状态的综合检测方法。针对招宝山大桥,建立最优化遗传静力反分析模型,采用基于遗传算法的大型复杂结构损伤识别程序对模拟的损伤工况进行分析,有效识别出了斜拉桥主梁的损伤位置。并且由于遗传优化算法对参数的类型和数量没有限制,对斜拉桥进行包含不同损伤类型的参数化建模,可以进行结构多类型损伤的识别,因此,可推广至其他复杂桥梁的损伤识别,为同类工程所借鉴。     

基于群索索力域的斜拉桥结构性能状况评估

针对目前依据单根斜拉索索力值变化评估斜拉桥运营健康状态的不足,提出一种基于群索索力域映射斜拉桥性能状况的方法。该方法基于蒙特卡罗法模拟获得斜拉桥群索索力域,在实测索力与群索索力域间做相异度最小寻值,根据桥梁结构不同的极限状态定义评估阈值。以国内某已建24年的大跨径预应力混凝土斜拉桥为工程实例,基于近6年(2013~2018年)实测索力数据,依照提出的新评估方法与传统评估方法对主梁结构性能状态进行评估。结果表明:传统评估方法仅得出2013年单根索力变化幅值超限的结论;新评估方法得出2013年、2018年主梁跨中截面存在消压风险,需要持续跟踪关注。该方法可定量、直观地分析评估群索索力变化对桥梁结构受力状况的影响,为桥梁的科学管养决策提供依据。     

部分地锚斜拉桥结构参数分析

部分地锚斜拉桥既保留了传统斜拉桥的特点,又添加了新的元素,减小了塔根部主梁的拉(应)力,是大跨径斜拉桥发展的思路之一。该文设计了一座全长1788 m的部分地锚斜拉桥方案,通过有限元计算的方法,对该结构进行了参数分析,主要研究了地锚段长度、主梁刚度和桥塔刚度三方面参数的改变对结构静力性能的影响。在得到了恒、活载作用下,不同参数的结构受力响应,归纳分析后和其他文献进行了验证,得出了具有普遍意义的结论。     

刚构-连续组合梁桥施工期可靠性分析

为研究刚构-连续组合梁桥施工期结构的可靠性,以跨广珠西线特大桥为工程背景,根据施工期预应力混凝土刚构-连续组合梁桥悬臂施工的特点,建立了悬臂施工中结构抗力和荷载效应概率模型,基于JC法分两种工况对该结构进行了施工期可靠性分析,分析了已浇梁段、施工分布活载、混凝土强度、风荷载及施工荷载偏差等因素对可靠度影响程度,研究结论可为该类型桥梁结构制定合理的施工措施提供参考。     

独塔平行索面宽钢梁斜拉桥结构体系设计研究

以广东省佛山新西樵大桥为工程背景,主要从结构体系、主梁形式的选择、结构形式等方面介绍独塔平行索面宽钢梁斜拉桥结构体系相关研究。通过纵向可调高支座的运用,完成新西樵大桥混凝土塔钢梁较接结构体系的实现,简化了平行索面斜拉桥超宽钢梁与塔柱之间的复杂构造关系,为类似工程提供借鉴与参考。