悬索桥索夹螺杆应力无损检测研究

悬索桥索夹螺杆在施工及运营过程中均可能发生显著的应力损失,这个应力损失将可能导致索夹出现滑移进而影响悬索桥桥面系的安全,然而以往由于检测手段的限制,对索夹螺杆的应力水平无论在施工过程还是运营养护中均无法进行准确判定。在试验研究的基础上发展出了索夹螺杆应力的超声波检测新方法,达到了3%的测试精度,完全能够应用于索夹螺杆各个阶段的应力测试中;应用该项技术对江阴长江大桥索夹螺杆应力进行了全面检测,进一步验证该方法的可靠性,同时也证明了索夹螺杆应力检测的必要性和迫切性。最后提出在施工阶段采用该设备对索夹螺杆建立超声波回波长度指纹库将大大降低后期运营检测的难度。     

基于改进密封性能的悬索桥索夹分析与优化设计

为改进悬索桥主缆索夹密封性能,以江苏省龙潭长江公路大桥为背景进行研究。采用ANSYS软件建立考虑主缆非线性横截面力学特性的索夹与主缆紧固作用分析有限元模型,研究索夹螺杆偏心距、索夹横截面尺寸对索夹体应力和主缆压缩变形的影响规律;并对索夹螺杆偏心距、嵌合构造及端口密封进行优化设计。结果表明:索夹体以承受面内弯拉应力为主,最大应力在圆弧段与连接耳过渡的变截面处,螺杆偏心距增加会导致索夹变截面处应力增大,增大索夹变截面处倒圆角半径使该处截面增厚,会降低索夹应力;索夹螺杆偏心距和截面尺寸对主缆横截面压缩变形影响很小。根据研究成果,将索夹螺杆孔壁到内壁间厚度由2.5 mm调整到10 mm,避免了内壁开槽孔对索夹密封性的不利影响;采用双层嵌合构造及端口搭接式环缝密闭措施,均有助于提高索夹对主缆的密封效果,有利于主缆防腐。     

超声纵波法测量索夹螺杆轴力的误差分析

超声纵波法是目前悬索桥索夹螺杆轴力测量常用的方法，但该方法在实际工程应用中常因各种因素的影响而产生现场测量误差过大的问题。针对该问题，考虑超声纵波法的测量全过程，分别从耦合剂厚度、探头位置、测试温度、螺杆应力不均匀分布以及纵波张拉法拟合过程等5个方面对测量误差进行分析，通过试验研究和有限元模拟，分析上述因素对测量结果的影响程度。分析结果表明，耦合剂厚度及螺杆应力不均匀分布对索夹螺杆轴力测量结果的影响较小，并非引起误差的主要原因；螺杆表面粗糙度或螺杆细微弯曲对探头位置的影响、温度变化以及纵波张拉法本身的拟合误差对螺杆轴力测量结果的影响较大，需要在现场检测中加以避免。     

某悬索桥索夹空间受力分析

桃花峪黄河大桥主桥为双塔自锚式钢箱梁悬索桥,索夹采用上下对合的销接式结构,由上半部、下半部(含耳板)及螺杆等构成。为了解该桥主缆—索夹构造的受力特性,选取典型索夹为研究对象,采用ANSYS建立主缆与索夹空间局部有限元模型,对索夹各板件的受力状况、应力扩散规律进行分析研究,并与简化公式结果对比验证。结果表明:在不利荷载作用下,该桥索夹各钢构件应力均满足规范要求,应力在各板件间传递流畅;上半部索夹圆弧段环向拉应力与简化公式计算结果吻合较好;主缆与上半部索夹圆弧段接触面压应力约为简化公式计算值的85%,主缆与下半部索夹接触面压应力沿主缆方向分布明显不均匀,呈"V"形分布,设计时应考虑其不利影响。     

悬索桥上、下对合型索夹结构分析研究

为研究悬索桥上、下对合型索夹结构的受力特性,以柳州双拥大桥为背景,推导了理想排列的主缆在宏观受力意义下的横向弹性模量的上限值,并结合经验公式确定主缆横向弹性模量的取值范围。建立该桥主缆和索夹有限元模型,分析主缆横向弹性模量在一定范围内变化时的螺杆附加力系数、索夹内压系数和脱空角。结果表明,吊索力是造成上、下索夹内压应力分布明显不均匀的直接原因,增大螺杆夹紧力能增大索夹内压应力;吊索产生的螺杆附加力对主缆横向弹性模量变化不敏感;索夹内压系数在吊索力和主缆力作用下会相应变小;螺杆附加力应该考虑螺栓和被连接件的相对刚度影响;跨中索夹应从控制脱空角入手适时调整螺杆夹紧力。     

悬索桥索夹螺杆分组张拉工艺研究

为改善悬索桥索夹螺杆分组张拉工艺的紧固质量并提高施工效率,以宜都长江大桥(主桥为主跨1 000 m的公路双塔单跨钢桁梁悬索桥)为工程背景,选取实桥测试索夹,开展1对张拉器和3对张拉器的分组张拉工艺紧固测试,分析后张拉工序对先张拉螺杆轴力重分配的影响;在此基础上优化分组张拉工艺并进行实桥测试和应用。实桥测试与应用结果表明:1对张拉器轮循张拉或3对张拉器分组施工时,索夹螺杆轴力损失较大;采用优化后的分组张拉工艺,索夹螺杆轴力普遍达到设计张拉力的80%以上,提高了索夹螺杆的紧固质量与施工效率。     

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1 000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明：钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。     

基于高斯回波包络模型的悬索桥索夹螺杆轴力识别

为有效评估悬索桥索夹螺杆轴力的损失程度,提出一种可实现数据自诊断的索夹螺杆轴力超声识别方法。该方法对螺杆超声回波包络进行高斯建模,提取回波声时,并根据模型确定系数剔除异常信号;进行螺杆标定试验,确定标定螺杆应力系数和温度系数,得到螺杆轴力计算公式,并进行螺杆轴力识别。结果表明:回波中心频率为3.5～4.0 MHz时高斯回波包络模型的稳定性和可靠度较好,可将高斯回波包络模型确定系数小于0.9的实测信号作为异常信号进行剔除,实现实测数据质量的自诊断;螺杆轴力与声时差线性关系明显;基于高斯回波包络模型可实现索夹螺杆轴力自动识别与实测数据质量自诊断,轴力识别误差均在1.1%以内。     

焊接式索夹的合理结构形式研究

铸造式索夹存在工艺复杂、报废率高、成本高的问题。参照铸造式索夹的结构形式,研究比较几种焊接式索夹螺栓座形式的优缺点,推荐箱形肋板加挡雨板的结构形式作为焊接式索夹的螺栓座;分析比较直接连接、加劲肋连接、圆弧过渡连接这3种耳板索夹连接方式的优缺点,推荐采用具有3条长焊缝并设置中间连接块与圆弧过渡连接的索夹耳板连接方案,以实现应力匀顺过渡、减小手工焊缝和增大耳板横向刚度的目标;为减轻索夹重量和选择力学性能更好的耳板,推荐采用索孔增厚式耳板。将螺栓座、索夹与耳板连接形式及耳板结构的方案组合,形成优化后的索夹合理结构形式。引入简化计算公式,分析不同壁厚索夹的应力状态,工程实际应用的结构对比表明简化公式的计算结果过于保守。设计铸造索夹同样壁厚的焊接索夹,采用整体有限元进行计算分析,结果表明,所采用的索夹结构具有合理的应力状态,可满足工程应用要求。     

超声张拉法索夹螺杆力测量异常数据识别

超声张拉法是目前测量悬索桥索夹螺杆轴力的常用方法。由于实际工程现场工作环境复杂，因此可能在测试各环节中引入误差；此外，设备精度和环境因素也可能对测试结果产生影响，最终会导致计算的螺杆力出现较大偏差。针对上述问题，在分析了超声张拉法索夹螺杆力测量结果中数据的局部异常情况和整体异常情况的基础上，提出了能够提高拟合准确度的局部异常数据点识别方法，以及能够发现错误测量结果或异常工作状态的数据整体异常识别方法，然后通过分析实验室测量数据，验证了所提出的异常数据识别方法的有效性。将该方法应用于南沙大桥大沙水道桥上、下游螺杆实测数据的误差分析中，取得了良好的结果。     

洪都大桥索夹抗滑试验研究

为了解自锚式悬索桥索夹的实际抗滑性能,以洪都大桥为背景,采用足尺模型试验和实体有限元分析相结合的方法研究自锚式悬索桥索夹螺栓轴力衰减规律、索夹应力分布及抗滑摩阻系数.结果表明:螺栓轴力衰减先快后慢,螺栓最终的有效轴力约为设计轴力的80％;索夹内应力均从加载端到索夹末端逐渐减小,滑移推力工况下索夹最大应力普遍大于设计推力工况下的,在螺栓轴力偏大位置索夹应力也较大,说明索夹内摩阻力沿主缆轴线并非完全呈理想的线性分布;实测索夹抗滑摩阻系数为0.25,比规范建议值0.15偏大,实测值偏安全.建议施工时按先两端后中间且对角施拧的顺序施拧螺栓,控制各螺栓紧固力的一致性,并在关键工况前进行重复施拧.     

基于多尺度模型的销接式索夹极限抗滑摩阻力分析

为研究悬索桥主缆销接式索夹在吊索力作用下的抗滑性能,以某单跨悬索桥为背景,采用ANSYS软件建立带端索夹的主缆多尺度有限元模型,研究吊索力作用下索夹的极限抗滑摩阻力、主缆与索夹表面接触压力及螺杆拉力随吊索力的变化规律。结果表明:吊索力加载时,索夹的极限抗滑摩阻力比轴向加载时大幅减小,吊索力对索夹的抗滑能力有显著的削弱效应;索夹临界滑移时的下滑力明显小于按规范计算的极限抗滑摩阻力,索夹抗滑设计时应考虑吊索力的影响;索夹与主缆表面接触压力沿索夹长度呈抛物线分布,随着吊索力增加,上半索夹与主缆表面接触压力略有增加,下半索夹与主缆表面接触压力明显减小;吊索力会导致螺杆产生附加拉力。     

悬索桥索夹螺杆张拉施工控制技术研究与应用

为提高悬索桥索夹螺杆张拉施工的质量与效率,在传统螺杆张拉工艺基础上,提出增加螺母转角作为额外的辅助控制参量,优先考虑同步张拉工艺,采用超声技术测量螺杆的张拉回缩损失进而修正施工荷载再完成张拉,以及适度增加有效稳压持荷时间的索夹螺杆张拉施工控制技术。将该技术在五峰山长江大桥进行验证测试和应用,现场结果表明:采用转角辅助张拉能够有效提高螺杆紧固质量,螺杆平均轴力提高到941.0kN;同步张拉避免了轴力重分配造成的轴力损失;修正施工荷载使得螺杆轴力控制偏差不超过5%;稳压持荷大幅加快了主缆的收缩速度;采用该技术进行吊装主梁前的全桥螺杆张拉,抽检轴力均值达到940kN,超出设计轴力170kN,实现了悬索桥索夹螺杆的高质量、高效率紧固施工。     

螺栓力损失对焊接式索夹疲劳性能的影响

索夹在使用过程中将发生螺栓力的松弛,从而引起索夹构件上的应力幅发生变化;对于焊接式索夹,将导致焊缝处疲劳性能的变化。该文以万州新田长江大桥焊接式索夹螺栓力在运营过程中松弛情况为例,研究螺栓力松弛对其焊缝疲劳寿命的影响。首先分析焊接式索夹几何外形和构造特点,建立带螺栓的焊接式索夹数值模型;其次分析焊接式索夹在恒载和疲劳荷载下的应力分布,研究焊接式索夹的力学特性;然后对焊接式索夹施加不同螺栓力,研究在螺栓力损失下的应力幅的变化情况;最后,利用适合于该文研究模型的试验数据分析螺栓力松弛对焊接式索夹疲劳寿命的影响。研究结果表明：螺栓力损失虽然降低了焊接式索夹的焊缝应力,但却增加了焊缝的应力幅度,从而导致焊接式索夹焊缝疲劳寿命的下降,应力幅度越大,此种现象越明显。     

柔性悬索桥主缆空缆线形分析及索夹安装位置确定

从成桥和空缆两种状态对柔性人行悬索桥主缆线形进行分析,采用解析方法计算主缆无应力长度,根据吊杆间缆索无应力长度确定索夹位置,并以空缆和成桥状态下索夹坐标进行验证。实际桥梁空缆和成桥状态测量结果显示索夹位置满足设计要求。     

焊接式索夹疲劳寿命分析方法及评价

针对焊接式索夹在新田长江大桥中应用的实际情况,通过数值计算分析焊接式索夹的疲劳性能并对焊接式索夹的疲劳寿命做出评价。首先建立新田长江大桥的有限元模型,分析该桥在恒载和疲劳荷载下的静力特性。然后分析焊接式索夹的几何构造并建立焊接式索夹的数值模型,利用子模型技术分析该索夹在不同荷载下的力学特性。最后,根据相关规范比较适用于新田长江大桥焊接式索夹焊缝的疲劳试验数据,通过经验公式与FE-SAFE计算出焊接式索夹焊缝的疲劳寿命。研究结果表明：数值计算和经验公式计算结果较为接近,该索夹的对数疲劳寿命约为10。新田长江大桥焊接式索夹在设计使用年限内不会发生疲劳破坏。     

基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析

为较精确地分析悬索桥成桥线形下索夹对主缆弯曲次内力的影响,基于成桥状态下的分段悬链线理论,考虑索夹的套箍作用修正成桥线形,使其更接近于实际线形.修正后的成桥线形近似为各段悬链线与短直线段交替连续的混合线形.以三汉矶大桥为例,利用有限元法计算出索夹端面处主缆的主拉应力及索夹相对转角,代入WYATT公式,计算出主缆在各个索...     

来岛大桥吊索与索夹设计

来岛大桥采用ＰＷＳ和钢制吊索销接锚固的构造形式，ＰＷＳ吊索销接锚固这种构造 明石海峡大桥上采用，但由于一钫利用的是重量以的钢箱梁，相对于明石大桥桁架梁来说，有以下特点：９１）在第一吊点设一根吊索，与以往骑跨式结构相比较为经济。（２）在本四联络桥公团内首次采用了上下分开的索夹形式（竖向紧固螺杆），从而必须 设计中考虑吊索拉力对螺杆引起的附加力的影响。     

悬索桥锌-铝合金镀层钢丝主缆索夹抗滑试验研究

为了解悬索桥锌-铝合金镀层钢丝主缆索夹的抗滑性能,以37-915.2悬索桥主缆为模型,进行索夹抗滑试验。用千斤顶顶推力模拟实桥索夹的下滑力,通过实测索夹发生滑移时的相关参数,计算得到锌-铝合金镀层钢丝主缆索夹的抗滑摩阻系数及索夹内、外空隙率。试验结果表明:锌-铝合金镀层钢丝的抗滑摩阻系数为0.305,此时索夹内、外空隙率分别为17.4%和19.6%;试验得到的抗滑摩阻系数相对设计规范取值储备量较大,建议后期桥梁设计中按0.20取值,在同等设计条件下,索夹设计长度可缩短30%,既可减轻索夹重量又可降低施工难度。     

秀山大桥索夹测量定位技术

索夹定位是悬索桥上部施工的关键环节,针对秀山大桥索夹定位的施工测量方法和过程,介绍了关于索夹定位的精度控制措施及注意事项。结合秀山大桥索夹安装后的整体效果,该方法具有一定的合理性和较强的实用性,可对类似海上大跨径悬索桥的索夹定位工作提供参考。