收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

拱桥吊杆损伤监测与健康诊断

李冬生  
【摘要】: 在拱桥结构中,吊杆是关键的受力构件,但由于长期处于恶劣的环境和疲劳受力状态,吊杆往往因为环境腐蚀和疲劳损伤以及锚头锚锭磨损而发生断裂,导致桥梁倒塌,并因此造成严重的交通事故和人员伤亡以及带来巨大的经济损失和极坏的社会影响。因此发展一套吊杆损伤监测和安全评定方法,具有重要意义。 本文对吊杆内力、疲劳腐蚀、防腐砂浆失效等损伤进行了监测,提出了一套较为实用的监测、评定和腐蚀疲劳寿命预测方法,并通过实际工程检验了所提方法有效性和正确性。其主要研究内容如下: 首先,针对吊杆内力识别的频率测试法都是基于弦振动理论、在实际应用中可能带来不可接受误差的弊端,提出了一种基于频率测试的吊杆内力识别的神经网络方法,给出了神经网络的具体设计步骤和优化方法。运用20多座桥梁的200多组数据对设计好的网络进行了训练,得到了吊杆内力预测较为精确的神经网络模型,并通过工程实例验证了本方法的正确性。 其次,提出了拱桥吊杆应力变化的光纤光栅传感器监测方法。对现役拱桥提出对吊杆开窗直接布设裸光纤光栅传感器,并对它的波长与应变和温度的关系进行了理论分析,通过标定试验,得到传感器的应变与温度灵敏系数,提出并实施了现役拱桥吊杆光纤光栅传感器的布设工艺、布设后吊杆的修复方法以及光纤光栅传感器温度补偿方法;对新建拱桥吊杆提出用玻璃纤维-光纤光栅智能复合筋监测吊杆应力变化的方法,对复合筋在吊杆中布设工艺、根数、温度和应变灵敏系数以及如何与钢绞线协同变形进行了系统的研究;比较了不同直径纤维智能复合筋的极限应变,得出φ7mm的智能筋适用于监测吊杆应力变化;最后开发了取代式和粘结式两种智能吊杆,并通过张拉实验表明它们都能很好地监测张拉全过程的应力变化。 第三,提出吊杆拉伸损伤的声发射监测方法,得到了新旧钢绞线、单根吊杆拉伸损伤的声发射特征。首先根据声发射特征参数图提出了断丝信号和非断丝信号的判断方法,运用声发射直线定位技术准确定出了断丝的位置;其次,由声发射累积能量相关图,动态分析了钢绞线损伤演化过程和规律,判断了断丝的根数和发生的时刻;最后,基于得到的声发射参数,导出了声发射参数同损伤变量的关系,建立了用声发射累积能量相对变化表示的钢绞线拉伸损伤演化方程,采用声发射特征参数时间序列分形理论研究了钢绞线的损伤演化规律,并提出将分形维数变化图中“最大-最小”变化模式作为为钢绞线临界损伤破坏的判断依据。 第四,提出了吊杆防腐砂浆损伤全过程的声发射监测方法。首先,通过三点弯曲试验,得到了水泥砂浆梁破坏全过程力学特征和声发射特征,发现声发射计数的包罗曲线和荷载曲线具有良好的对应关系。然后,提出三种方法来预测它的损伤演化过程:1)速率过程分析方法,它的统计模型能有效预测声发射事件数和判断结构的状态;2)声发射信号幅值与声发射事件数关系图分析方法,声发射信号幅值包络线形状变化可以判断损伤的极限状态和损伤演化过程;3)分形算法,声发射特征参数在不同应力状态下时间序列分形维数变化规律能很好预测水泥砂浆临界破坏。最后,通过声发射机理分析,利用声发射能量的相对变化来定义水泥砂浆损伤因子,提出了用声发射参数表示水泥砂浆损伤演化方程的方法,并试验证明了损伤演化方程的正确性。 第五,提出了基于监测数据的拱桥吊杆疲劳累积损伤寿命评估方法。对危桥和正常运营两种不同状态的拱桥提出采用不同的方法来获得它的疲劳应力谱,结合实际桥梁监测的数据,给出了拱桥吊杆腐蚀疲劳累积损伤计算公式、步骤及数据处理方法;并对实际桥梁的某一根吊杆腐蚀疲劳累积损伤进行了预测,比较了有无腐蚀钢绞线累积损伤寿命,其评估结果与实际结果基本吻合。 最后,把上述监测和评定方法在四川峨边大渡河拱桥吊杆(系杆)得到了具体实施和应用,成功测试了各吊杆内力和监测了吊杆常见类型的损伤,基于光纤光栅监测数据正确地评价了吊杆安全状况,并根据测试结果分析了不同长度吊杆和同根吊杆不同钢绞线的受力特征;提出了基于监测数据识别车辆荷载大小的方法;利用布设在系杆中的玻璃纤维-光纤光栅智能复合筋成功地监测了系杆整个张拉过程,并指导了工程施工。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 石菊创;黄建初;黎振源;;磁致伸缩导波技术在拱桥吊杆检测中的应用研究[J];西部交通科技;2021年06期
2 张庆;;赵家沟拱桥更换吊杆设计[J];市政技术;2019年05期
3 刘峰;;吊杆拱桥吊杆可更换设计研究[J];公路交通科技(应用技术版);2010年08期
4 古锐;陈惟珍;徐俊;;拱桥短吊杆抗弯刚度的研究分析[J];四川建筑;2020年04期
5 陈绍军;张强;杨钧杰;;拱桥吊杆腐蚀疲劳可靠性评估方法研究[J];工程建设与设计;2021年17期
6 颜心园;李龙;施文杰;;空间网状吊杆拱桥的设计与分析[J];工程与建设;2020年02期
7 倪应谦;陈齐风;;拱桥短吊杆索力精确测量研究[J];西部交通科技;2019年09期
8 张军雷;崔海;王海雷;;拱桥吊杆安全性加固改造方案设计研究[J];世界桥梁;2021年02期
9 张喆;;拱桥吊杆施工方法与控制技术[J];淮北职业技术学院学报;2010年03期
10 吴涛;;拱桥吊杆更换后检测方法的研究[J];上海公路;2018年02期
11 张志国;聂磊;;拱桥吊杆病害及桥面铺装无损更换标准研究[J];石家庄铁道大学学报(自然科学版);2010年02期
12 张幼军;;拱桥吊杆更换施工方案研究[J];科技信息;2009年11期
13 洪家佳;;环境温度及桥面加速度与拱桥吊杆索力相关性研究[J];建材与装饰;2020年12期
14 李永强;王曼华;刘培壮;;柳州市文惠桥吊杆更换施工技术[J];山西建筑;2009年15期
15 杨建喜;陈惟珍;古锐;;拱桥短吊杆动力特性分析[J];桥梁建设;2014年03期
16 陈永亮;李涵妮;廖天军;张喜德;;中承式钢管混凝土拱桥吊杆更换施工监测[J];广西工学院学报;2010年01期
17 彭桂瀚;董桔灿;陈宝春;;钢管混凝土系杆拱斜吊杆试设计研究[J];福州大学学报(自然科学版);2009年04期
18 滕军;涂俊;陈宜言;吴红军;孙占琦;;吊杆布置对拱桥破损安全性能的影响[J];工程抗震与加固改造;2008年06期
19 古锐;陈惟珍;徐俊;;拱桥短吊杆在跳车激励下的动力特性分析[J];城市道桥与防洪;2020年09期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 朱劲松;邑强;;拱桥新型吊杆运营安全性及其动力敏感性分析[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2010年
2 姜瑞娟;吴启明;陈宜言;盖卫明;汤国栋;;现代拱桥吊杆设计的新思路[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2010年
3 张光耀;;吊杆损伤对郑州黄河二桥影响分析[A];力学与工程应用[C];2012年
4 陈政清;刘慕广;;拱桥刚性吊杆风振问题及其对策[A];第十八届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2008年
5 王子豪;雷家艳;何文朋;施伟;;运营状态下中承式拱桥短吊杆应力幅频谱统计及疲劳分析[A];第27届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2018年
6 袁家幸;;系杆拱桥不锈钢丝吊杆应用初探[A];中国公路学会养护与管理分会第七届学术年会论文集[C];2017年
7 徐锡燕;冯泉钧;;刚性吊杆的优越性及其相关技术的探讨[A];江苏省公路学会优秀论文集(2006-2008)[C];2009年
8 贾丽君;仲健;黄吉滔;回海博;;东瓯大桥吊杆更换受力性能的影响分析和施工监控[A];第二十一届全国桥梁学术会议论文集(上册)[C];2014年
9 姚国文;陈金巧;吴海军;;大跨径系杆拱桥短吊杆复杂受力特性与变形分析[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2013年
10 姚波;;如海运河大桥可更换式吊杆体系的设计与分析[A];全国城市公路学会第二十三次学术年会论文集[C];2014年
11 林刘赞;贾丽君;;系杆拱桥吊杆多次张拉的计算方法[A];第十八届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2008年
12 张晓昕;朱贺;刘遥路;李冬生;;基于监测数据的拱桥吊杆疲劳寿命评估方法及其应用[A];中国工程院土木工程与可持续发展高层论坛论文集[C];2010年
13 刘长喜;周志祥;唐中波;;某拱桥吊杆更换工程技术研究[A];全国既有桥梁加固、改造与评价学术会议论文集[C];2008年
14 熊学玉;汪继恕;汪克来;;拱桥的吊杆更换设计中的索力调整与优化[A];首届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2006年
15 徐锡燕;冯泉钧;;刚性吊杆的优越性及其相关技术的探讨[A];全国城市公路学会第十四届学术年会论文集[C];2005年
16 汪克来;王建伟;;中、下承拱桥吊杆索力分析与检测[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年
17 李子奇;樊燕燕;;自锚式悬索桥张拉过程吊杆力相邻性原理研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
18 傅金龙;黄天立;;系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法的比较研究[A];第23届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2014年
19 胡忠雯;贾佳;楼纪昂;彭卫;;基于频率法的拱桥短吊杆索力计算修正模型试验[A];第28届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2019年
20 盛宏玉;王国红;;短吊杆索力检测中的若干问题及测试误差分析[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前12条
1 李冬生;拱桥吊杆损伤监测与健康诊断[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 邵元;考虑车桥耦合的拱桥吊杆体系安全及耐久性研究[D];大连海事大学;2017年
3 刘汉勇;公路钢拱桥新型不锈钢吊杆疲劳性能研究[D];大连理工大学;2012年
4 聂云靖;在役钢—混凝土组合桥面系中承式吊杆拱桥健康监测关键技术研究[D];太原理工大学;2013年
5 李晓章;拱桥服役吊杆的力学性能退化及其索力识别研究[D];浙江大学;2015年
6 张坤;高速铁路大跨度钢箱叠合拱桥理论研究与实桥试验[D];北京交通大学;2014年
7 廖碧海;拱桥评估与加固的理论和实践研究[D];华中科技大学;2009年
8 李平杰;多支承索杆振动参数识别研究[D];华南理工大学;2012年
9 时玉平;桥梁自振频率温度效应分析及寒冷地区吊杆索力监测系统构建[D];吉林大学;2013年
10 霍学晋;异型拱桥的非线性受力行为研究及动力特性分析[D];西南交通大学;2011年
11 高欣;在役钢管混凝土拱桥吊杆损伤与系统可靠性分析方法[D];哈尔滨工业大学;2011年
12 何伟;中、下承式钢管混凝土拱桥损伤识别关键问题研究[D];郑州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 孟洋;拱桥吊杆索力测试及其抗震能力评估方法研究[D];广西大学;2016年
2 郭志良;拱桥吊杆断裂过程及对策研究[D];福州大学;2010年
3 涂俊;拱桥吊杆的破损安全研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 叶伟;斜靠式拱桥吊杆损伤对桥梁稳定性的影响分析[D];南京林业大学;2012年
5 邹世林;中承式超宽桥面拱桥吊杆断裂响应及损伤性分析[D];重庆交通大学;2021年
6 王贵兵;中承式拱桥吊杆更换技术研究[D];南华大学;2015年
7 孙晓龙;中承式钢筋混凝土拱桥吊杆更换技术研究[D];山东大学;2015年
8 许晓莉;吊杆拱索力及全桥动力特性测试方法研究[D];吉林大学;2011年
9 陈双聪;拱桥吊杆更换若干关键问题研究[D];浙江大学;2014年
10 李磊磊;大跨径中承式拱桥吊杆更换理论分析与设计方法研究[D];长安大学;2012年
11 李乃强;大跨中承式拱桥吊杆索力检测及更换研究[D];湖南大学;2008年
12 姜可军;中、下承式拱桥吊杆病害分析及更换技术研究[D];华北水利水电大学;2021年
13 刘庞砣;拱桥吊杆轴力监测与可靠性评估[D];广州大学;2013年
14 聂磊;危旧吊杆拱桥加固改造关键技术研究[D];石家庄铁道学院;2010年
15 王鹏;基于疲劳分析的下承式拱桥吊杆破损安全设计方法研究[D];昆明理工大学;2019年
16 王建飞;拱桥吊杆索力的振动法测量[D];哈尔滨工业大学;2012年
17 郝建忠;中承式拱桥吊杆更换研究[D];长安大学;2011年
18 徐同辰;拱桥吊杆腐蚀疲劳分析及其构造改进研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
19 韩旭;自锚式悬索桥锈蚀吊杆断裂安全性研究[D];大连理工大学;2020年
20 陆海天;中承式拱桥吊杆疲劳破损研究和安全设计分析[D];重庆交通大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 ;“拱桥吊杆健康诊断技术 研究”项目通过鉴定[N];中国交通报;2007年
2 合肥报业全媒体记者 吴奇;安徽首座公轨合建双层特大拱桥合龙[N];合肥晚报;2022年
3 岳池记者站 陈海彬 沈巾钦 本报记者 卢琴;曾拱桥村:一份土地,多份收益 走出产业发展新路子[N];广安日报;2021年
4 本报记者 魏刚;编织的力与美[N];中国科学报;2013年
5 南京大学建筑与城市规划学院副院长 赵辰;编木拱桥的地域特色[N];中国科学报;2013年
6 整理 魏刚;木拱桥的基本构成[N];中国科学报;2013年
7 整理 扈中平;泰顺——木拱桥博物馆[N];中国科学报;2013年
8 记者 李秀瑜;黄木岗拱桥 年底可通车[N];深圳商报;2021年
9 本报记者 李新雄;中国拱桥看广西[N];广西日报;2019年
10 记者 李睿;全球最大跨度铁路拱桥合龙[N];云南经济日报;2018年
11 通讯员 齐绍安 王震 周朋;“小拱桥”解决大难题[N];中国铁道建筑报;2019年
12 本报记者 张少峰 通讯员 董建刚 王忠霞;托起世界最大跨度铁路拱桥[N];中国铁道建筑报;2019年
13 记者 蒋卓成 通讯员 张伟明 王忠霞;世界最大跨度铁路拱桥顺利合龙[N];昆明日报;2018年
14 记者 张帆 通讯员 何水根 吴蔚;1.68万吨:世界最重拱桥昨转体合龙[N];浙江日报;2010年
15 福建省屏南县文化遗产保护与研究领导小组办公室主任 陆则起 中共屏南县委常委 宣传部长 周芬芳;木拱桥营造技艺:托起人间彩虹[N];光明日报;2010年
16 报道组 魏盛辉;泰顺造木拱桥技艺入“世遗”[N];温州日报;2009年
17 记者 黄庭钧 俞丽虹;世界第一拱桥建成通车[N];新华每日电讯;2003年
18 通讯员 董国隆 虞慧萍;新型拱桥六获大奖[N];中国铁道建筑报;2006年
19 记者 程华选 通讯员 任兴阳 张念胜;州领导到双拱桥村调研[N];恩施日报;2010年
20 通讯员 周继明;跨沪杭转体拱桥成为中国高铁攻坚克险典范工程[N];中国铁道建筑报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978