基于巡检的高速公路桥梁安全监测与维护研究

针对高速公路桥梁安全评价与维护的需要,在对现行高速公路桥梁安全监测、数据处理方法分析的基础上,应用设备状态监测原理,提出高速公路桥梁安全监测及安全趋势预测的方法。根据我国目前公路桥梁养护技术规范、高速公路桥梁养护运行模式,构建由人、物、理、程四部分组成的基于巡检的高速公路桥梁安全监测与维护体系,该体系实施过程分为准备、巡检、分析和维护4个阶段,即,在不影响高速公路桥梁正常运营下,通过巡检获取桥梁关键部位的状态参数并进行分析和评价桥梁状态,由专家系统或专家评价桥梁病害类型和维护方案。该体系还可对桥梁安全状态进行预判,满足高速公路桥梁预防性养护的需求,其实施将有助于提高高速公路桥梁的管理与维护水平。     

预应力混凝土连续小箱梁桥荷载试验研究

为评估鄂钢东西区连接公路桥在正常运营状态下的承载能力和安全性,选取该桥第一、三联的预应力混凝土连续小箱梁进行静、动荷载试验。在静荷载下测试最不利断面的应力和挠度,通过动荷载试验来测试该桥的自振频率、振幅和冲击系数,并与理论值进行对比。结果表明：主梁测试桥面的挠度校验系数和断面的应力校验系数的理论值大于实测值,其最大相对残余变形和残余应变率均不超过20%;第一、三联一阶竖向振动频率实测值分别为3.20、3.55 Hz,实测值均大于计算值,结构整体刚度满足要求;第一、三联实测桥梁冲击系数分别在0.12～0.16和0.15～0.18,桥梁在冲击荷载作用下能正常运营。在正常运营状态下,桥梁结构的整体刚度满足设计要求,且处于弹性工作状况,该桥的自振频率和冲击系数均在合理范围内,表明鄂钢东西区连接公路桥整体承载能力满足公路I级荷载要求。     

采空区不良效应下桥梁桩基的风险评价

在工程实践中,采空区不良效应对桥梁桩基风险影响的评估,需要有进一步的创新方法和更完善的措施,既能准确地评价风险影响,又可以为桥梁基础施工提供保障,成为施工阶段桥梁风险评估的一个新的研究方向。结合某高速公路采空区桥梁桩基的风险估测,采用基于MIDAS/GTS的有限元程序,建立有限元数值模型,通过对煤层未开采直接进行桥梁桩基加载状态沉降、煤层未开采直接进行桥梁桩基加载状态应力、自重应力作用下煤层开采状态采空区沉降、自重应力作用下煤层开采状态采空区应力、采空区注浆回填后桥梁桩基加载状态沉降、采空区注浆回填后桥梁桩基加载状态应力等的分析,得出不同条件下的影响结果,并提出了有效的风险控制策略。研究表明,该评价方法减少了影响桥梁桩基础施工的不安全因素。     

连续钢构桥成桥荷载试验实施方案研究

新建连续钢构桥的质量是保证桥梁安全运营的关键,因此,成桥后通过荷载试验对桥梁质量进行评定以评判桥梁的质量,确保桥梁安全运营,防止安全事故发生就显得至关重要。本文对连续钢构桥成桥荷载试验实施方案进行研究,确定了此类桥梁的试验内容、提出了静载试验方案的加荷原则、控制截面、试验工况和测点布置原则以及动载试验方案的测试内容和脉冲试验、跑车试验、跳车试验、刹车试验的试验方法。运用这些原则和方法能够对新建桥梁的质量进行详细鉴定,以检验设计理论以及施工质量,为即将投入使用的桥梁的运营、养护提供依据。     

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。     

爆炸荷载下地铁隧道损伤规律研究

地铁在运营中存在诸多风险,特别是外爆炸带来的危害尤为突出。为避免由此产生的风险,需对地铁隧道在外部侧爆炸瞬时强荷载作用下隧道衬砌结构损伤效应进行研究,进而对隧道衬砌结构的损伤程度作出判断。以西安地铁6号线工程为依托,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,分析外爆炸荷载作用下应力波的传播规律;选取地面侧爆角度和隧道埋置深度2个因素建立分析工况,研究了外爆炸荷载下隧道衬砌结构的受力状态规律,隧道埋深15,18 m相较埋深12 m衰减了20,125个微应变;同时直观地对隧道衬砌结构的损伤程度进行分析。开展该项研究为地铁隧道结构抗爆防护设计提供了理论依据,具有较高的技术、经济和社会效率。     

地震作用下列车过桥安全性分析

通过建立的地震荷载作用下车桥系统动力响应分析模型,对不同的高速列车在典型地震荷载作用下通过秦沈客运专线上多跨双线简支箱梁桥的全过程进行了仿真分析,对影响地震发生时高速铁路常用跨度简支梁桥动力响应行为和车辆运行安全的主要因素进行了分析和研究,其结果表明增大桥梁结构的阻尼比可有效改善桥梁本身的抗震性能,但对提高列车在地震时过桥的安全性意义不大;地震作用使车体的横向振动加速度以及脱轨系数、轮重减载率和横向轮轨力等各项安全评价指标均随列车速度的提高而增大,因此,在评价地震作用下高速铁路简支梁桥上列车的走行安全性时,必须考虑列车运行速度的影响;给出了确保地震发生时高速列车在桥上安全运行的临界速度限值。     

桥梁结构安全性评价力学状态参数标定方法

为建立有效的桥梁结构安全评估有限元模型,提出基于桥梁结构诊断试验数据的力学参数标定方法,考虑力学参数及作用效应参数量值的相关性,结合对两者的规则化,消除灵敏度分析时灵敏度矩阵的奇异性;在优化目标函数中引入罚函数来改善收敛效率及收敛性;并通过标定一座在役桥梁结构力学参数有限元模型,分析试验测试数据与以基于结构设计参数得到的作用效应值偏差较大的原因,并验证所提出方法的有效性。结果表明:基于诊断试验的桥梁结构力学参数标定方法,可有效解决传统分析方法与试验结果差异较大的问题,有助于准确评价桥梁结构安全性。     

基于Vague集-可拓模型的断层富水区桥梁运营安全评估

为了探究断层富水区复杂地质环境对桥梁运营安全状况的影响并科学合理做出评估,从富水性特征、地质构造、桥梁结构参数、运营监测和安全管理5方面出发构建断层富水区桥梁多层次评估指标体系,将含有语言变量的Vague集设计主观权重与简洁高效的EW法设计客观权重相结合,并通过距离函数优化分配系数优化组合赋权,基于物元可拓理论建立断层富水区桥梁运营安全状态综合评估模型并应用于甘肃省某座桥梁实例中,引入安全性级别变量特征值确定评估桥梁的安全等级。研究结果表明：待评桥梁安全等级为Ⅱ级,运营状态比较安全,评估结果与现场情况基本相符,验证其评估模型的客观性与适用性。研究结果可为此类区域桥梁的加固养护提供决策依据。     

高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警研究*

为准确评估高海拔地区在役混凝土桥梁的安全状况,对后续的运营及维修加固提供可行方案,采用模糊物元可拓理论对高海拔地区在役混凝土桥梁进行安全预警研究。首先分析混凝土桥梁结构特点及主要病害,结合高海拔地区特殊的地理环境对混凝土桥梁的影响,参考相关规范和高海拔地区桥梁安全事故的调研资料,确定出高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警指标体系;采用组合赋权法中的“乘法”集成法,将G1法确定的主观权重和变异系数法确定的客观权重相结合,确定安全预警指标的综合权重;基于物元理论和可拓集合理论建立高海拔地区在役混凝土桥梁安全预警模型,运用模糊综合评判法确定桥梁的安全预警级别,判断出桥梁的安全状况,并给出相应的处理措施。最后通过实际案例,验证该方法的实用性和合理性。结果表明,该方法能够对我国高海拔地区在役混凝土桥梁进行安全预警。     

斜拉桥成桥安全检测及评价

在对现场测试结果及理论分析结果进行综合分析的基础上,对湘潭湘江三大桥进行总体安全评价,保证桥梁长期稳定运营。理论和实践表明,将安全评价方法、桥梁检测技术与现行桥梁规范结合起来,将桥梁现场静动力荷载试验与理论分析结合起来,以桥梁规范所要求的各类力学标准和性能标准作为安全评价的力学指标和性能指标,对大跨径斜拉桥进行成桥安全检测及安全评价是可行的,而且是必须的,也是我国的桥梁检测技术发展的方向。     

基于集值统计-灰色模糊理论的桥梁状态安全评价

基于桥梁状态安全评价的随机性和模糊性,将集值统计和灰色模糊理论相结合,构建了桥梁状态评价的指标体系。在综合分析了桥梁状态影响因素的基础上,建立了由内部因素、桥梁整体性能因素以及外界因素等6类一级指标以及20项二级指标所组成的桥梁安全评价体系。该模型的权重空间是通过专家组的评判,利用集值统计的方法确定的,随后通过计算获得各级指标的绝对权重。利用灰色模糊理论得到5类灰类,量化桥梁状态优劣的安全状态等级。结果表明,将这两种方法相结合对某钢筋混凝土桥梁进行评价,在评价过程中,计算简单,而且评价结果科学、精确,在实际应用中也很简便。     

铁路简支梁桥桥台承受列车制动力的计算分析

铁路桥台是桥梁和路基之间过渡的结构物,列车制动力通过桥台进行传递,其传递的机理和数值大小对桥台设计意义重大。笔者首次应用桥墩线刚度概念,把长钢轨力传到路基或更多的桥跨上,目的在于增加桥墩台抵抗长钢轨力的能力,以减小每个墩台的长钢轨力。应用结构分析的伪动力法,对不同跨度、不同长度的铁路简支梁桥墩台承受制动力进行大量计算;确定了16 m,24 m及32 m跨度桥梁的桥墩台可能承受的最大制动力,并与试验结果进行对比分析;研究了桥台传递列车制动力的机理,为确定简支梁桥的墩台制动力设计值提供了理论基础。通过分析制动力作用下的桥台安全性问题及措施,提出了列车制动力率取0.2和有效制动力率取0.15比较合理的数值,以确保列车运营的可靠与安全。     

桥梁伸缩缝服役性能劣化的概率预警方法北大核心CSCD

为评估大跨桥梁的伸缩缝服役性能以确保其安全运营,提出了一种桥梁伸缩缝温致位移概率建模方法,在此基础上实现伸缩缝服役性能劣化预警。首先,基于正常服役状态下获取的长期监测数据对桥梁结构温度场及其伸缩缝位移的联合概率密度进行建模;其次,利用该模型对未知服役状态下温致伸缩缝位移的条件概率密度进行预测;最后,通过对比伸缩缝位移的实测值和预测概率密度评估其服役状态。采用某大跨斜拉桥的监测数据验证其有效性,结果表明:所提方法能有效建立结构温度场和伸缩缝位移的联合概率密度模型,且能准确预测温致伸缩缝位移的条件概率密度;其对伸缩缝服役性能劣化的预警能力亦优于传统方法。     

机器振动对厂房结构影响的检测及分析

应用振动测试方法,对机器振动对厂房结构的影响进行检测及分析.检测结果分析表明,在机器振动产生的动荷载作用下,厂房结构振动响应不满足工程结构安全要求.分析了其原因并提出应采取的有效措施,为对厂房结构进行安全评价提供了可靠的科学依据.     

输电塔线体系冲击断线安全评估及减振控制研究

为有效抑制恶劣服役环境中输电塔线体系的断线事故,首先建立输电塔线体系的分析模型,提出断线动力效应的非线性分析方法及其导线与地面之间的非线性接触力计算方法,准确模拟断线过程中的接触效应,评估冲击力作用下输电杆塔的服役安全性;然后通过在杆塔上安装黏滞阻尼器,提出一种输电塔线体系断线效应的减振控制方法,减小结构振动并提高安全储备;最后以某输电塔线体系为实例,评估断线作用下该塔线体系的安全性。结果表明:塔线体系在断线作用下动力冲击效应较为显著,采用黏滞阻尼器可有效减小结构的断线动力效应,使位移、速度和加速度峰值的减振率达15%,35%和60%。     

煤矿安全状态的突变理论评价模型及其应用

为准确反映矿井事故发生的跳变过程,并对矿井安全状态作出客观评价,构建煤矿安全状态的突变评价模型。首先,以辩证唯物主义、轨迹交叉理论及突变原理为指导,构建煤矿安全状态评价指标体系;其次,对底层指标参数进行无量纲处理;然后,根据不同突变类型归一化公式及突变评价规则,借助Matlab逐级求得突变隶属函数值,参照安全状态等级评价标准确定安全状态级别;最后以11个矿井数据为样本进行安全状态评价,并将计算结果与模糊可变识别评价结果进行比较。结果显示,2种模型评价结果总体保持一致,突变评价模型指标计算值与近年煤矿安全事故发生原因统计分析结果更贴近。     

隧道下穿桥梁的桥墩稳定性未确知测度评价研究

为指导隧道安全施工,保证路桥的安全运营,对桥梁桥墩稳定性进行评价,运用未确知理论,建立未确知测度评价模型。结合葵坝隧道下穿盐坝高速路桥的工程实际,选取影响桥墩稳定性的10个指标构造评价指标体系,依据每个桥墩的指标分级标准构建单指标未确知测度函数,确定每个对象的单指标测度矩阵;用熵权法计算各对象指标的权重,进而得到了对象的多指标综合测度向量;并依据置信度识别准则得出12个桥墩的隶属等级和稳定性排序。结果表明:12个桥墩中,除有1个桥墩处于不稳定等级外,其余都处于稳定等级。     

工业建筑可靠性检测鉴定技术讲座(十五)

1 检测目的 结构构件工作应力状态检测是指采用应力测试方法,测量已有建构筑物结构构件在实际荷载作用下的各构件的真实应力状态,找出最大应力位置和数值,测定构件在工作过程中所受载荷大小及方向,在已知构件材料强度的条件下,对各构件的实际承载能力和可靠性作出评价。 结构构件工作应力状态检测与应力分析理论相结合,还可以解决一些复杂结构的内力分析问题,查找结构构件破坏、失效的原因,确定危险结构构件。 因此,结构构件工作应力状态检测是建构筑物可靠性检测评价主要内容之一。     

公路路侧安全等级评价与分级路侧防护

为降低路侧事故率,提高路侧安全设计水平,综合分析影响交通安全的因素及其影响程度,提出了路侧危险度的概念,建立了基于灰色聚类理论的4级路侧安全等级评价方法.对评价对象的路侧安全状况及其变化趋势进行客观描述,进而提出了不同危险级别情况下应设置的防护设施.本研究对部分案例进行简要剖析,为工程技术人员和决策者识别公路安全整治的备选路段、确定安全改善项目实施的优先级、合理设置公路安全防护设施提供了理论依据.