大跨钢结构施工过程安全性评价与分析

为降低大跨钢结构施工过程安全事故的发生概率,保障大跨钢结构施工过程安全,根据钢结构自身特点、现场监测内容和施工流程,应用工作分解结构-风险分解结构(WBS-RBS)方法识别安全风险因素,建立了基于层次分析法的评价指标体系,并构建了基于模糊综合评价法的钢结构施工过程安全性评价模型。将该模型应用到某大跨钢桁架工程实例中进行论证,分析并确定了评价模型中不同指标的权重和隶属度函数,分析结果与实际施工情况相符合,说明了该方法的合理性与适用性。为客观评价大跨钢结构施工过程安全性并有效控制其安全提供思路,为今后实际工程建立合理科学的评价模型提供参考。     

煤矿巷道支护动态信息设计法

由于地下工程环境的复杂性和不确定性,采用的静态信息设计方法存在着明显的缺陷。因此,提出巷道支护动态信息设计法,其实施过程为:在地质调查和地质力学测试的基础上,采用数值模拟和工程类比相结合的方法进行初始设计;将初始设计实施于井下,并进行地质资料的现场再收集和工程监测;用监测结果检验和修正初始设计,按修正后的设计进行施工,并进行工程监测,如此不断循环,直至完工。该方法在煤炭行业获得成功,在金属矿山、交通、水利等岩土工程中有重要的推广价值。     

光纤Bragg光栅传感器实现斜拉桥索力实时监测的研究

民用工程结构的健康监测 ,日益引起人们的重视 ,光纤传感技术 ,尤其是光纤光栅传感技术 ,因其易构成高性能、低成本的传感器阵列 ,并在结构监测应用工程中 ,具有巨大的潜力。笔者介绍一种斜拉桥索力实时监测的新方法即光纤光栅法。将光纤光栅刚性粘贴于传感头外表面上 ,使传感头承受拉索的索力 ,通过对光纤光栅波长移动量 (Δλb)的解调 ,以测出索力的大小。通过实验结果与理论分析证明 ,该测试系统具有结构简单、测量范围大、稳定性和线性度好等特点 ,该监测系统既可用于斜拉桥施工阶段的索力测定 ,也可以用于在役斜拉桥结构的长期安全监测。     

BP神经网络法在斜拉桥换索施工控制中的应用研究

运用神经网络理论,结合一座双塔三跨混凝土斜拉桥换索施工过程,对斜拉桥换索过程索力和主梁标高进行预测研究。运用平面杆系有限元理论计算出施工状态的理论索力和理论标高,再通过数值计算软件MATLAB7.1建立神经网络仿真模型得出各施工阶段的索力和标高预测值,为具体的换索工程提供参考。通过对比该斜拉桥换索过程中索力及主梁控制点标高的计算值和实测值可知,预测数据与目标数据相近,变化趋势一致,验证了BP神经网络在换索施工控制中进行参数预测的可行性。     

某轨道交通盾构穿越府河施工安全控制研究

以武汉市轨道交通机场线盘龙城站—宏图大道站盾构区间下穿府河盾构施工过程为例,结合工程实际情况,从强化施工准备工作、严格控制掘进参数、进行洞内二次注浆、河堤注浆等方面对盾构施工过程进行安全控制,并加强施工监测来保证盾构安全、连续、快速均衡通过,对今后市内过河的土压盾构施工具有一定的指导意义。     

桥梁安全状态评估有限元模型修正方法

桥梁结构的长期健康监测和安全状态评估需要一个能真实反映结构静动力特性的有限元(FEA)模型,而初始有限元模型与实际结构往往存在误差。提出一种有限元模型修正方法:首先进行环境激励测试,然后用随机子空间(SSI)识别,最后用粒子群算法(PSO)进行优化。以一座模型斜拉桥为例,利用布置在桥梁上的拾振器,测试环境激励下的桥梁的振动信号;采用SSI法对测得的信号模态识别,并用PSO修正有限元模型。结果表明,经过修正,桥梁有限元模型的第1,3,4和5阶频率值与实测信号分析值的误差均减小,能真实反映结构的静动力特性,可用于桥梁安全状态评估。     

复杂环境下浅埋大跨地铁渡线隧道施工地层沉降控制方法研究

以北京地铁4号线白石桥至学院南路区间渡线隧道作为工程背景,阐述在复杂环境下浅埋大跨隧道施工的地层沉降控制方法。该隧道具有"隧道跨度大(最大跨度22.1 m),埋深浅,断面类型多、结构复杂"等特点,隧道上方有雨水管等市政管线,地层沉降控制难度极大。首先介绍了渡线隧道总体施工顺序安排、超前加固方案和各断面施工方法,并利用FLAC3D三维数值模拟程序,对最大断面开挖支护过程进行了模拟计算,研究了地表沉降规律和塑性区分布情况,用于指导施工。在施工期间对地表沉降进行监测,其结果表明:渡线隧道施工方法是合理的,地表沉降在控制范围内,确保了隧道周边环境的安全。     

独塔自锚式悬索桥吊索力影响参数敏感性分析*

为了解成桥吊索力对构件刚度、索鞍位置、温度、吊索张拉力等参数的敏感性，保证自锚式悬索桥体系转换能够安全顺利地完成，以天水市罗家沟大桥为工程背景，采用解析法修正空缆线形、有限元法模拟施工过程，分析张拉前参数和张拉过程参数变化对成桥吊索力的影响。结果表明:刚性吊索索力对吊索抗拉刚度变化敏感，在实际施工前可根据实测数据对吊索张拉力进行适当调整；中、长吊索索力对张拉时环境温度比较敏感，中、长吊索临近的吊索索力对第1轮吊索的张拉力偏差比较敏感，在实际施工时应采取相应的措施对张拉力予以精确控制；吊索力对散索鞍沿滑动面滑动的边界处理较敏感，应在有限元建模和施工时予以重视。     

基于某地铁盾构隧道施工地表沉降的分析研究

盾构法施工技术以其特有的智能、安全、快捷、地层适用性广等特点与优势,在我国城市地铁建设中越来越多的得到推广和应用,但此法受工程地质条件、掘进过程人为控制等因素的影响,可能引起地表沉降。本文从盾构掘进对土体扰动而导致其平衡状态变化的角度讨论了地表沉降的机理,对盾构施工地表沉降的发展过程进行了详细的分析,最后利用轨道交通工程某号线盾构工程实际监测数据分析了地表沉降的一般规律,并提出防止地表沉降的控制措施,以期为类似工程施工提供有益的参考和帮助。     

特大采空区处理及监测方案设计研究

分析国内采空区的现状及其处理的一般方法,针对广西北山矿业有限责任公司4#特大采空区具有体积大、形状不规则等特征,根据采空区现场调查情况和地表允许塌陷的特点,给出了采空区顶板条形药室大爆破崩落处理方案,为保障采空区综合治理工程在施工过程中的安全,制定了地压监测和位移监测方案。采用声发射、巷道收敛位移和岩体张开裂纹位移等监测技术手段,利用声发射仪、收敛位移计和游标卡尺等监测仪器,构建了系统的地压和位移监测网络,明确了监测内容、监测频率和预警制度。工程实际表明:该监测方案可以为条形药室施工、装药及爆破施工过程提供安全保障。     

基于光纤光栅的斜拉索振动参数监测实验研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件 ,对其动力特性进行监测具有重要意义。斜拉索工作条件恶劣 ,现有的测试方法难以实现长期在线监测 ,实现斜拉索的振动在线测量 ,传感器是问题的关键。光纤光栅传感器具有极其优良的稳定性 ,已被证实适用于长期监测 ,在结构监测领域具有非常广泛的应用前景。笔者提出了一种基于光纤光栅传感器的斜拉索动力特性在线监测方法 ,建立了用光纤布拉格光栅作传感器监测斜拉索振动的测量模型 ,为验证该模型建立了模拟试验装置 ,在实验室进行了模拟实验研究 ,并将光纤光栅和传统的电阻应变片两种测量方法进行了实验对比。与传统测试手段相比 ,该方法结构简单 ,成本低 ,并能实现斜拉索动力特性的长期在线监测。     

斜拉索跨越管桥安全状况评定方法研究

为有效地了解油气长输管道中斜拉索跨越管桥的安全状况,保障管道正常运行,建立一种斜拉索跨越管桥安全状况评定方法。在工程实际的基础上,借鉴《公路桥梁技术状况评定标准》斜拉桥技术状况评定思想,针对跨越油气管道自身特点,构建斜拉索跨越管桥安全状况评定指标体系。结合网络层次分析法和熵权法,计算指标的组合权重。根据指标评分,求得斜拉索管桥的安全状况分值,确定安全状况评定等级。结果表明:管桥系指标对斜拉索跨越管桥安全状况的影响程度最大,应作为安全保护工作的重点;实例分析中,斜拉索跨越管桥安全状况评定等级为3级,其中锚固墩安全状况较差,管道管理方应结合现场检测及安全状况评定结果,及时采取有效的治理措施。     

严寒地区某斜拉桥冬季混凝土箱梁温度梯度试验研究

为了揭示严寒地区冬季温度梯度对混凝土箱梁的影响,笔者对绥芬河斜拉桥箱梁的初期运营阶段进行了全天候的温度测试。从理论和试验两个方面,验证并揭示温度是如何传递并影响箱形梁的,进而明确热传导、热对流、热辐射分别对箱梁的影响程度。为严寒地区混凝土斜拉桥设计时温度荷载的确定提供参考,也为以后箱梁温度梯度监测时间的确定建立科学依据。试验发现负温度梯度明显存在、实测温度梯度较小,满足中美两国规范的要求、冬季的温度梯度值远远小于夏季。建议今后对严寒地区斜拉桥的设计,主要应考虑辐射热大的夏天温度应力对箱梁混凝土的影响。     

公路桥梁施工总体安全风险评估方法研究

为有效控制公路桥梁施工安全风险,提出一种可量化的公路桥梁施工安全风险评估方法。先构建我国公路桥梁施工总体安全风险评估指标体系,并基于蒙特卡洛抽样技术,运用k-s法对该评估指标体系总体分布进行有效检验。在此基础上,在给定的置信区间下对总体安全风险等级阈值进行界定划分,并通过实例进行验证。研究结果表明:该评估方法具有方便、实用、可靠性强的特点。     

分布式光纤在栈桥监测中的应用分析

为解决传统监测方法在大型基坑支撑结构监测中难度大、效率低、误差大等问题,提出利用分布式传感监测技术对太原火车站调蓄池桁架支撑体系栈桥应力、应变进行监测。基于布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点,设计应用一套分布式栈桥监测系统,对栈桥扰动下测试和长期变形监测。结果表明,基于BOTDR技术的栈桥分布式光纤监测系统能够准确地反映支撑体系中栈桥的变形情况,具有显著优势,可满足栈桥变形长期监测和早期安全预警。     

南水北调穿越北京地铁13号线清河桥施工优化分析

以南水北调工程盾构施工穿越北京地铁13号线清河桥工程为背景,采用有限元分析方法,针对不同施工加固措施及行车速度条件下所引起的桥面竖向变形、桥墩竖向变形和地表沉降等问题进行了研究。总结了预加固旋喷桩配比参数、注浆配比参数及行车速度等因素对各结构变形的影响程度。结果表明:水灰比为1.00时的旋喷桩,既能控制结构变形,又具有较高的经济和施工效益;水泥浆与水玻璃浆之比为1.0∶1.0时的注浆参数最优;行车速度控制在50 km/h以下时,能较好地控制结构变形的发展。最后通过对施工过程中各结构的变形进行监测,验证了优化结果的合理性。     

基于F-R-M法的刚构-连续梁桥施工期结构强度风险分析

为了解决刚构-连续梁桥施工过程中的风险问题,提出了一种神经网络与有限元结合的定量风险分析方法（F-R-M法）。以八盘峡黄河特大桥为工程背景建立有限元模型,运用参数敏感性分析确定出最不利施工阶段的结构强度主要风险随机变量,然后以蒙特卡洛原理为基础,通过径向基（RBF）神经网络计算结构失效概率,最后对桥梁施工风险进行定量分析。结果表明:该桥在最大悬臂状态下,结构应力仿真次数超过 1 000 万次时,梁体在最大悬臂端应力失效概率仅约为 1.17×10-5,失效概率极低。基于参数敏感性的F-R-M法可以快速、较高精度地对高速铁路刚构-连续梁桥施工期结构强度风险进行定量分析。     

桥梁施工过程的布拉格光纤光栅安全监测技术

为了安全可靠地建好每座大跨桥梁,就要对每座桥的施工过程进行安全监测,传统的安全监测方法是采用电测技术,由于抗电磁干扰性差等原因,测试的数据真实性差。笔者在布拉格光纤光栅的传感原理、室内悬臂梁试验和埋设工艺的研究基础上,成功地在黑大公路牛头山大桥上布设了布拉格光纤光栅应变传感器,为对比布拉格光纤光栅的监测结果,埋设了应变砖测试混凝土的应变,监测了该桥预应力混凝土连续梁先简支后连续施工的全过程,施工监测结果表明:布拉格光纤光栅监测大桥施工结果准确、稳定和可靠,同时证明该光纤光栅测试技术可以用于桥梁施工过程的安全监测且结果明显好于传统的电测技术。