基于健康监测的自锚式悬索桥钢箱梁细节疲劳可靠度研究

为了研究大跨度自锚式悬索桥的钢箱梁构造细节在随机荷载作用下的疲劳可靠度,以国内最大跨度的独塔自锚式悬索桥平胜大桥为工程背景,在健康监测应力数据的基础上,采用疲劳可靠度理论对其钢箱梁桥面板构造细节疲劳性能进行了研究。首先基于Palmegren-Miner线性累积损伤准则建立了疲劳可靠度的极限状态方程,其次基于平胜大桥健康监测的典型应力和温度数据建立了疲劳应力谱,最后分析了不同交通量增长系数下平胜大桥钢箱梁细节疲劳可靠度。研究结果表明:平胜大桥钢箱梁的应力数据具有低应力和高循环的特点,可基于Erucode规范和等效损伤得出等效应力幅值;平胜大桥钢箱梁细节疲劳可靠指标为5.274;当交通量增长系数分别为0、0.1和0.2时,平胜大桥钢箱梁细节疲劳可靠指标在100 a后分别下降为2.305、1.681和1.395;交通量增长系数在前期对疲劳可靠指标的影响较小,而后期对疲劳可靠指标的影响较大。     

大跨径悬索桥钢箱梁制造关键技术研究

目前国内大跨径悬索桥钢箱梁多为全焊结构,具有结构复杂、熔透焊缝多,制造难度大等特点。本文以广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁为研究对象,对大跨径悬索桥钢箱梁关键技术:焊接质量、焊接变形、横隔板单元制作及钢箱梁总拼控制等方面进行了研究。合理的工艺手段保证了产品的焊接和总拼质量,取得了良好的效果,实践表明焊缝一次探伤合格率达到96%以上,经过一次返修,超声波探伤全部合格。     

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。     

大跨径悬索桥钢梁疲劳设计研究

大跨径悬索桥钢梁疲劳已逐渐成为钢桥主要病害之一,通过对疲劳与断裂的分析,使设计者对清楚了解疲劳寿命的主要组成部分。由于断裂力学在裂纹萌生阶段的分析理论仍不成熟,钢桥设计仍采用．S-N曲线和Miner线性法则进行无限寿命设计和安全寿命设计。新版国内钢结构桥梁设计规范尚未颁布,分别采用BS5400、AASHTO、Euroeode3及《公路桥涵钢结构及土木结构设计规范》（JTJ025—86）对某大跨悬索桥钢梁不同结构部分进行详细介绍,使设计者了解不同归规范中的相关规定,并对大跨悬索桥钢梁疲劳设计提出有益探讨。     

考虑随机交通流量的润扬大桥钢箱梁疲劳失效概率及可靠度评估

首先介绍了润扬大桥悬索桥的健康监测系统。然后对健康监测系统所监测的应力时程进行处理,得到钢箱梁疲劳应力谱,分析了应力谱的特点。利用健康监测数据评估钢箱梁的疲劳寿命时,以单天或几天平均的疲劳应力谱进行疲劳寿命评估使得疲劳寿命过大或过小。考虑到交通流量的随机性,研究了日累计损伤度分布规律,提出了考虑交通流量随机性的钢箱梁疲劳破坏失效概率及可靠度评估方法。该方法能够更精确地进行钢箱梁失效概率及可靠度评估,可为大桥的日常维护和耐久性评估提供参考依据。     

某钢箱梁悬索桥加固方案设计与分析

在大跨度钢箱梁悬索桥建设发展初期,设计和施工理念的不完善,造成在部分悬索桥运营过程中钢箱梁发生开裂现象,影响桥梁的安全运营。以某座主跨为1 108 m的单跨钢箱梁悬索桥为例,采用有限元软件ANSYS板壳单元建立该桥节段静力分析模型,得到开裂位置精细化受力分析结果,明确了钢箱梁开裂原因。在此基础上,提出了3种加固措施,并对3种措施进行了方案组合,结果表明,当3种措施同时作用于钢箱梁上时,可以有效地减小开裂处的应力,从而达到加固处治效果。     

大跨度悬索桥钢箱梁吊装精细化分析

钢箱梁吊装是悬索桥施工的一个重要工序,吊装过程中结构的内力和变形变化显著,为保证施工过程安全,以武汉阳逻长江大桥为例,建立考虑索鞍接触、双吊索、梁段连接等实际构造特性的精细化有限元模型,分析钢箱梁吊装过程中结构的变形及钢箱梁吊装过程中主索鞍的顶推工艺。分析可知:钢箱梁底板开口距在吊装前期较大,后期逐渐减小;吊装过程中,钢箱梁线形从明显的凹曲线,逐渐转变为凸曲线并最终达到设计线形;吊装过程中跨缆吊机需设置最小预偏量;同一吊点内、外侧吊索存在的拉力差随着吊装进行不断减小。     

基于监测的中小跨径钢箱梁箱内涂层腐蚀可能性研究

为研究中小跨径钢箱梁桥内部涂层锈蚀问题,依托实体工程,采用监测技术对中小跨径钢箱梁箱内环境特点展开了研究,基于监测结果对箱内涂层腐蚀可能性进行了定量分析。结果表明:箱内部由于空气流动性差,箱内温度长时间高于箱外,降温时内表面容易有冷凝水附着,且附着时长约为箱外的100倍,易诱发涂层基底钢材腐蚀,对箱内涂层耐久性不利。建议管养单位在管养过程中应重视箱内部养护维修工作,相关除湿工作尽量安排在秋冬季节。     

典型病害对中小跨径钢箱梁的影响研究

为研究常见腐蚀病害和施工缺陷对中小跨径钢箱梁受力性能和疲劳寿命的影响,建立了某中小跨径钢箱梁均匀腐蚀、点蚀、焊缝对接错位和脱焊的有限元分析模型。结果表明:由于均匀腐蚀钢箱梁构件厚度减小,钢箱梁的应力略微增加,但钢箱梁结构的整体受力和疲劳寿命无明显变化;点蚀、对接错位及脱焊均导致钢箱梁内产生明显的应力集中,导致钢箱梁内的应力显著升高及其疲劳寿命的大幅降低,但由于后3种病害影响区域较小,三者对结构整体受力影响较小。     

斜拉索抖振疲劳可靠度分析

为考虑大跨桥梁风振导致的构件疲劳问题，假定疲劳寿命服从威布尔分布，并考虑平均拉应力的影响，修正得到相应的疲劳可靠度公式顺桥梁抖振精细时程分析基础上，模拟出构件的应力时程，并以南京长江二桥为实例对公式进行了验证。     

大跨径悬索桥几何非线性分析综述

随着桥梁跨度的不断增大,结构的柔性越来越显著,大跨度悬索桥的几何非线性问题越来越突出。该文针对悬索桥的非线性特点,论述非线性的影响因素,以及分析计算方法,着重介绍运用无约束非线性规划法求解非线性问题。     

大跨径悬索桥结构分析理论及其专用程序系统的研究

大跨径悬索桥是典型的柔性结构体系，其受力特性表现为几何非线性。设计阶段不仅要计算其恒、活载和附加荷载的受力与变形，还要计算主缆、吊索制作时的无应力索长，挂索初期索胺的预偏量等特殊问题；在施工阶段要作各种施工荷载及风载作用下的受力分析。此外，悬索桥的风振、地震响应以及塔的稳定性也是设计者关心的问题。而悬索桥在各种情况下的静、动力特性及稳定性与该时刻结构状态密切相关。为了理顺这些关系，并根据拟定的成桥     

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。     

公铁两用悬索桥可靠度分析

为验证文献[1]以五峰山长江大桥为研究背景提出的公铁两用悬索桥多线列车荷载折减系数和文献[2]提出的汽车荷载和风荷载组合值系数的合理性,对五峰山长江大桥和刚好满足铁路桥梁设计规范要求时公铁两用悬索桥吊索和主缆的可靠度进行了分析.分析结果表明:基于上述系数计算的五峰山长江大桥吊索和主缆的可靠指标为7.8和8.6;当只考虑...     

山区大跨径悬索桥加劲梁型式研究和比选

云南普宣高速公路普立特大桥位于构造剥蚀、侵蚀深切峡谷地貌区,拟采用628m单跨悬索桥方案.为选择经济可行的加劲梁方案,对钢箱加劲梁和钢桁加劲梁的适用性进行研究和比选,重点从施工角度对钢箱加劲梁方案可行性及经济性进行论证.研究表明:钢箱加劲梁片状半成品和钢桁加劲梁片状半成品及杆件都能顺利运输至现场,宣威岸可设置加工拼装场地,并按工厂制作要求进行质量控制,节段能顺利起吊安装,2种方案均可行;从施工风险、耐久性及结构整体受力特性、工程造价等方面进行比较,最终确定该桥采用钢箱加劲梁方案.     

复杂海域条件下大跨悬索桥钢箱梁安装关键技术

浙江秀山大桥主桥为主跨926 m的双塔三跨连续钢箱梁悬索桥,全桥加劲梁共分89个安装节段,标准节段吊装重量212.6 t,最大吊装重量247.1 t.桥址处地理环境复杂、海洋环境恶劣,钢箱梁安装难度大.根据现场实际情况,钢箱梁中跨由跨中向桥塔方向对称吊装,两岸边跨由锚碇向桥塔方向对称吊装,先合龙中跨再合龙边跨.施工过程...     

悬索桥钢箱梁桥面正交异性板局部承压试验与理论分析

正交异性板局部承载力对钢箱梁结构非常关键,我国桥梁设计规范也没有相关规定。以广州珠江黄埔大桥悬索桥钢箱梁局部承压试验为例,介绍了钢箱梁桥面正交异性板局部承压试验的内容、方法和实际加载方案等,通过对实测结果与理论计算值进行对比研究,进而对正交异性板承载力计算理论进行分析。     

基于逆可靠度法的大跨悬索桥主缆安全系数评估

提出了一种基于逆可靠度法的大跨悬索桥主缆安全系数评估方法。该方法通过给定结构的目标可靠度指标反求主缆安全系数,计算出的主缆安全系数既考虑了结构参数中不确定因素的影响,又满足了预先给定的主缆可靠度水平。运用该方法评估了主跨跨径范围为2 000~5 000 m的悬索桥主缆安全系数。结果表明,参数的不确定性对悬索桥主缆安全系数会产生较大影响,忽略参数不确定性的影响会导致过高地估计主缆安全系数。     

悬索桥扁平钢箱梁顶推施工受力分析

某3跨地锚式悬索桥加劲梁为扁平钢箱梁,钢箱梁跨径组成为(40+430+40)m,采用多点临时墩顶推施工。为了确保钢箱梁在顶推施工过程中结构安全,建立有限元计算模型对顶推施工过程进行整体和局部受力分析。计算结果表明临时墩支点高程设置形式、滑道支承形式和横向偏位等对钢箱梁受力影响较大。根据计算结果提出了钢箱梁顶推施工过程线形控制、临时墩反力控制及局部应力施工控制等参数以及相应控制措施。实际顶推施工结果表明钢箱梁受力及线形控制较好。