悬索桥索夹螺杆轴力超声检测系统的研制

为解决悬索桥索夹螺杆的轴力检测难题,根据基于纵波的螺杆轴力超声测量原理,研制出一套悬索桥索夹螺杆轴力检测系统,介绍了包括压电超声探头与测量程序在内的超声检测系统构成,并设计了降低信号噪声的数字带通滤波器。实验室和工程现场测试结果表明,该系统能够用于悬索桥索夹螺杆的轴力检测,试验测试误差不超过2.44%,工程测量误差不超过4.03%。该系统设计了磁吸附超声探头,测量结果具有较好的稳定性与可重复性,为悬索桥索夹螺杆轴力的测量提供一种快速、有效的技术手段。     

悬索桥成桥阶段索夹螺杆紧固张拉控制技术研究

为确定悬索桥二期恒载施工与索夹螺杆成桥阶段张拉工作同步进行的可行性与实施效果,以宜昌伍家岗长江大桥为背景,对成桥阶段索夹螺杆紧固张拉控制技术进行研究。首先基于主缆钢丝堆积模型及二期恒载导致的主缆承力后截面面积变化,研究二期恒载对螺杆轴力损失的影响;然后在二期恒载施工前对2次紧固张拉后的螺杆轴力进行监测;最后基于分析结果,制定成桥阶段索夹螺杆张拉工艺。结果表明：二期恒载导致螺杆轴力损失仅为37 kN,在二期恒载施工时可适当提高螺杆张拉荷载,并同步进行成桥张拉与后续的猫道拆除工作;主梁吊装后、桥面铺装前螺杆轴力衰减速度逐渐降低,根据螺杆轴力的长期衰减规律,预估638.7 d后螺杆轴力下降180 kN;制定张拉荷载提高至110%设计张拉力、螺母转角定量控制和稳压持荷等成桥张拉工艺,成桥螺杆轴力可达到设计张拉力的94.7%,满足设计要求,在主缆状态不变情况下638.7 d后的索夹抗滑移安全系数为2.82,仍具有充足的安全空间。     

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。     

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 M Hz时高斯回...     

悬索桥索夹夹体空间应力分析研究

以长沙三汉矾湘江大桥工程为算例，利用ANSYS建立索夹的实体简化模型，分析索夹的空间效应与应力分布特点。结果证明，索夹的应力与纯理论公式存在较大差异，理论计算结果偏于安全；索夹与螺杆的接触点、索夹的夹头与夹环尺寸变化区域、螺母与螺杆之间螺纹存在较大的应力集中，设计与施工时应当充分考虑。     

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。     

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。     

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。     

悬索桥锚跨索股分析研究

由于锚固的需要,悬索桥锚跨索股是离散的空间索股,而索股张拉力是索股架设时的一个重要参数,为此,提出了成桥状态锚跨索股索力合理分布模式的概念,计算成桥状态各索股精确的空间走向、索力和无应力长度,然后通过对索股架设过程的分析,计算各索股架设时的张拉力,最后通过算例分析索股架设时锚跨各索股张拉力的变化情况,计算表明,索股的最大张拉力与最小张拉力之比可超过1 5。     

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...     

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...     

独塔自锚式悬索桥吊杆张拉方案比较研究

该文以某独塔自锚式悬索桥为例,描述了该桥施工控制中的张拉过程,研究了自锚式悬索桥施工中的力学特性。考虑结构承载能力和张拉设备能力等约束条件,通过张拉次数和接长杆数量的优化方法,进行了吊杆张拉方案比选。重点研究了缩短吊杆张拉施工工期和避免混凝土梁开裂问题,可为混凝土自锚式悬索桥施工控制提供借鉴。     

解放路三号桥索夹抗滑试验研究

索夹的抗滑性能是影响悬索桥主缆使用的一个主要因素,目前国内外多采用经验数据进行抗滑力的估算,本文详细介绍了解放路三号桥主缆索股和索夹的抗滑性能的试验研究过程及其结果,供设计及建设单位参考。     

刘家峡大桥主缆空隙率及索夹抗滑移试验研究

刘家峡大桥主桥为单跨536 m 的桁式加劲梁双索面悬索桥,单根主缆采用44股127根φ5．2 mm 镀锌高强钢丝,设计空隙率在索夹处取18％,在索夹外取20％,主缆索夹由2个半圆形铸钢结构通过高强度螺栓上下对接紧箍在主缆上,接缝处嵌填橡胶防水条。索夹的抗滑移性能是影响悬索桥主缆正常使用的一个主要因素。为了解该桥索夹抗滑移性能是否满足设计要求,在大桥主缆架设完紧缆后,在主缆上同时安装制动索夹、试验索夹以及推力千斤顶,利用千斤顶模拟索夹下滑力,对计算确定的最不利索夹进行顶推试验,测试索夹抗滑移摩阻系数和索夹内、外部空隙率。试验结果表明：实测索夹抗滑移摩阻系数为0．213,大于设计要求的0．15,满足设计要求;实测索夹内、外部空隙率分别为17．6％、18．4％,满足设计要求。     

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.     

南京小龙湾混凝土自锚式悬索桥吊索张拉过程研究

不同于地锚式悬索桥,自锚式悬索桥先梁后缆的施工方式,使其张拉过程具有显著的可优化性。依托小龙湾自锚式悬索桥工程实例,对自锚式悬索桥张拉过程控制原则、控制目标进行了分析,在满足桥梁结构受力安全的前提下,尽量减少接长杆数量、索鞍顶推次数、千斤顶数量和张拉批次,以较少的人力物力财力和时间来完成吊索张拉方案。建立有限元模型,模拟分析小龙湾大桥张拉全过程,根据吊索张拉安全系数、桥塔及加劲梁允许最大压应力、最小拉应力等指标,提出适用于该桥的张拉控制方案。对比分析了成桥状态与张拉过程中吊索的最大索力,发现在跨中14~16号吊索索力较成桥状态索力有所增加,但均能满足张拉过程吊索安全要求。对吊索张拉过程中桥塔及加劲梁的应力变化规律进行了总结,发现在张拉14~17号吊索时,桥塔、加劲梁等混凝土构件应力发生显著变化。     

自锚式悬索桥吊索张拉无应力状态仿真分析方法

自锚式悬索桥吊索张拉过程中结构几何非线性突出,吊索索力互相影响,体系转换十分复杂,使用常规的正装或倒装法分析难度较大。针对吊索张拉过程中吊索无应力长度仅在吊索张拉时才发生改变,不随外荷载的变化而变化这一客观规律,提出吊索张拉的无应力状态仿真分析方法。以该方法为指导,分析和模拟国内某自锚式悬索桥的吊索张拉过程。实践证明,应用无应力状态方法可准确地对吊索张拉过程进行仿真模拟,且计算结果精度高,方法简便,实施效果良好。     

销接式索夹几何参数精确计算方法研究

为达到桥梁景观效果,越来越多的悬索桥采用空间缆索设计形式,其主缆和吊杆处于三维空间中,索夹在设计和施工阶段产生的误差,会使结构不能在理想成桥状态下工作,长期作用下,可引起吊杆疲劳断裂。为此,采用空间向量几何和柔性索计算方法,研究销接式索夹的几何参数计算。研究结果表明：空间向量几何和柔性索计算方法用于索夹参数计算,可降低索夹几何误差,满足桥梁工程设计要求。