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斜拉桥检测技能的几点讨论
2018-05-07 
   1 概述

   我国交通运输作业的飞速开展,为路途和888真人注册的建造供给了杰出的机会,建成了不同结构方式的大跨径悬索桥、斜拉桥、拱桥、接连刚构桥等等,现在在役888真人注册的总数已达80万座以上,标志着888真人注册技能已进入国际先进队伍。可是888真人注册所在环境是比较恶劣,遭到许多人为的、天然灾祸的影响,以及888真人注册办理的缺乏、人力和物力的有限,使888真人注册老化、损害状况较为严峻。为了习惯交通的需求,充沛运用现有的888真人注册,能安全地为社会服务,就需要对888真人注册、特别是对年久失修的888真人注册进行评价,了解888真人注册作业状况,并猜测其承载才干。这包括对888真人注册的质量检测、结构检算,必要时再进行荷载实验,总称为888真人注册检测与评价,意图是了解888真人注册存在的各种病害,获得要害部位的受力的应力(应变)、变形、位移或沉降等重要数据,经过核算剖析与研讨确认病害的原因,888真人注册结构实践承载才干以及剩下寿数,为888真人注册维护供给根据。一般对888真人注册结构检测项目包括:桥面系的检测、钢筋混凝土与预应力混凝土梁或钢梁的检测、圬工和钢筋混凝土拱及拱上修建的检测、888真人注册支座的检测、888真人注册下部结构的检测、888真人注册水文及调节结构的检测、结构裂缝的检测等等。888真人注册结构检算是根据888真人注册结构的相关标准,规划根据或竣工资料,也能够根据检测成果对888真人注册结构首要操控截面、结构单薄部位进行检算,来鉴定888真人注册结构承载才干及其适用条件。888真人注册荷载实验是对888真人注册结构进行直接加载测验的一项科学实验作业,是根据888真人注册检测和结构核算定论,经过对888真人注册进行直接荷载实验,以获取实测资料,剖析鉴定888真人注册承载才干。

   2 斜索索力的检测

   斜拉桥的结构首要由三大部分组成,斜索经过索搭将斜拉888真人注册上的恒载和活载传到墩或台的基础上。斜索检测包括索力的检测、锚固区的检测、索塔塔顶位移的检测、主梁标高的丈量、典型部位日改变盯梢观测等等。斜索索力的检测是这类包括柔性构件结构检测的特色之一,经过精确地测取索力,能够充沛把握全桥结构的受力状况。斜拉桥成桥后索力的检测办法有:频率法、磁通量法和光纤光栅法。光纤光栅法所用的传感器是在光纤的纤芯规模,选用紫外光对光纤旁边面进行曝光或其它办法写入,使该段规模内的折射率沿光纤轴线发作周期性改变,再经过周期性改变栅格的反射波长的移动,来感应外界物理量的改变,这种丈量技能的特色是尺度小、线性度高且重复性好、抗电磁搅扰和抗腐蚀才干强、肯定丈量和响应速度都很快等长处。是结构健康监测的抱负的,一种有较高的精度的技能。不过现在这种办法并未大规模推广运用,普及率,然后价格太高。

   磁通量法是一种测定索力、监测斜索锈蚀程度的非破坏性办法。这种办法的运用是预先将作为传感器的磁通环套在斜索上,经过测定磁通量改变,根据索力与磁通量之间的联系来核算索力。磁通量法所用的传感器资料是电磁是,由两层线圈组成,因而不会影响索的任何力学和物理特性,除了温度之外简直不受其他搅扰要素影响,相对其他检测办法精度较高。缺陷是关于没有预埋传感器的斜索丈量是不能运用的。此外传感器和测验仪器价格很高,一般大跨度斜拉桥的斜索都有上百根,乃至好几百根,若每根索都装置磁通量传感器,本钱太大。现在有一种新式的磁通量传感器,是由两个半环组成,检测索力时能够随时随地扣在斜索的外面进行,这就能够大减小检测作业的本钱。但半环组成磁通量传感器灵敏度十分低,并且很不安稳,尚处于研发阶段,没有实践工程价值。

   频率法检测索力是在人工或环境鼓励下,运用加速度传感器拾取斜索的随机振荡信号,即时域图;再经过FFT将时域图转化为斜索的频谱图,确认斜索的各阶自振频率;根据索力与自振频率之间的对应联系到实测的索力。频率法丈量索力是一种直接办法,其精度取决于高灵敏度拾振技能以及精确的索力与频率联系。检测时将加速度传感器简略地固定在斜索上,能一起进行单根或多根索力的检测。因为不需要预埋传感器,不只适用于施工中的888真人注册,也适用于成桥检测和长时刻监测,尤其是事前没有预埋其它传感器的旧桥的检测,简直是仅有的挑选。不必预埋加速度传感器,可重复运用,本钱较低,精度也较好的,因而是当今运用最为广泛的索力检测手法。  运用振荡频率法求索力,能够确保斜索的安全。因为斜拉桥实践的索力仅仅斜索极限强度的40%左右,只需斜索不发作锈蚀,锚固区不呈现松动、损害等现象,斜索一般是不会发作问题的。但若要充沛了解斜索的作业状况,还远远不够。已有的研讨作业指出,斜索的刚度、垂度、仰角以及风力、雨雪等要素对自振频率都有影响,要正确地把握斜索的索力,还应考虑消除这些要素的影响。

   3 索塔塔顶位移的检测

   斜拉桥所受的交通荷载、主梁自重及置于桥面各种设备的分量,都是经过斜索传递给索塔的来承当的。斜拉桥的索塔除了根部与地基刚性固结之外,再无其他束缚。索塔的自重的一切的斜索索力则是索塔的荷载。索力的效果是沿索的轴线方向,其水平分力则是使索塔发生水平位移。一般索塔的平衡是运用塔轴线对称的两边索力来保持。因为修建资料的不均匀、施工过程中的误差等要素,很难确保索塔两边索力的彻底对称,然后形成索塔的偏移。所以索塔塔顶的定位则是确保索塔是否呈现了偏移的重要办法。特别是考虑到索塔的长细比,虽然索塔具有必定的刚度,但仍然是一个细杆构件。根据结构剖析,索塔能够看作是一悬臂构件,塔的位移是最明显的。

   斜索索力的改变对索塔水平位移的影响不能小觑。别的,不论是钢塔仍是混凝土塔,受温度的影响都是比较大的。国内大部分的气温在冬夏之差、昼夜之差,白日的阴阳面之差,都会对索塔发生温度效应。再进一步考虑到风和雨雪的影响,索塔塔顶实践上在不停地摇摆。运用现在已有的丈量仪器,如全站仪、GPS等设备,对索塔塔顶位移的检测是彻底没有问题的。可是只要设法消除这些概括要素,测出的塔位移才是索塔的实在受力状况。

   已有的研讨标明,在实践检测中能够经过典型时段,对塔顶进行接连的盯梢的丈量,一起监测温度、风力和风向等环境资料,有条件的话最好还能进行相应斜索的索力检测,然后概括出塔顶位移和这些要素之间的联系式,终究给出索塔塔顶位移实在的检测值。

   4 结构营运期间的仿真核算

   888真人注册结构仿真技能的运用日臻广泛,已在888真人注册工程中的规划、施工监控和检测中必不可少的重要环节。斜拉桥的仿真核算是在于树立一个能够全面、正确反映888真人注册结构实在性态的完好的有限元仿真模型,根据斜拉桥的结构特色和力学特性,进行核算剖析,以代替一部分实践的作业,减轻一部分实践工程的作业量。

   斜拉桥仿真模型树立的过程中,核算方式和核算理论的挑选应该能够精确模仿承载构件的空间方位、尺度、资料特性以及衔接方式和荷载效果等要素。然后进行大规模的全桥结构效应剖析核算,得到相对翔实、精确和牢靠的剖析成果。在建模过程中单元的合理选取和区分、边界条件的正确模仿都是照实反响888真人注册实践状况的要害。根据有限元仿真模型的结构理论核算结构和斜拉桥实践检测成果的比照剖析,能够彼此验证,找出存在的过错,为往后批改更精确地建模供给根据,为今后的检测作业供给指导效果,以到达代替一部分的斜拉桥检测作业的意图。

   结构营运期间的斜拉桥仿真核算,除了考虑正确建模之外,还应统筹斜拉桥的动态要素。在斜拉桥正常运用中,因为荷载与环境要素的效果,主梁标高、索塔方位都不是确认不动的,因而在仿真核算时,有限元剖析的各单元结点的坐标应根据实践作业状况而有所调整。别的跟着时刻的消逝,资料也会逐渐老化、损害,剖析时也应考虑到资料功能的阑珊。诸如此类的原因要求仿真核算有必要与实践检测结合起来,才干实在精确地反映斜拉桥的受力状况。

   表1是某斜拉桥在1997年到2002年5次标高丈量的成果。依照动态建模的思路,在这五个时刻段核算的有限元数据中,这17结点的坐标应该按实践检测的值代入,才是888真人注册实在的结构尺度。

   除此之外,在建模过程中应考虑的动态参数还有索塔(特别是塔顶的坐标),索力等等。只要概括了这些要素,才干确保仿真剖析得出的定论有实践有意义。

   5 研讨展望

   经过对斜拉桥实践受力状况的检测,能够为888真人注册运用的安全牢靠及修理加固供给科学的根据和堆集、必要的技能资料。别的经过树立斜拉桥的健康档案数据库,也能为进一步完善、开展888真人注册结构的规划核算理论。

   跟着科学技能的开展,各种888真人注册的规划、施工以及修建资料的功能都在不断进步,但安全仍然是一个不容忽视问题。例如斜索的寿数是斜拉桥安全的要害之一。人们最关怀是斜索怎么防腐,以及锚固区的结构损害和抗疲劳功能。近年来斜索防腐办法虽有不断改进,锚固区结构的规划与施工办法也在进步,但888真人注册结构究竟仍是要长时刻阅历风雨。所以说只要经过索力检测来了解斜索的安全,仍是最为牢靠。相同关于全结构的检测,仍是将来确保888真人注册安全的重要办法。

   参阅文献:

   [1]李鹏飞,吴太成.888真人注册健康监测技能研讨总述[J].预应力技能,2011,84(1):29-33.

   [2]李延强.根据最灵敏索力目标的斜拉桥主梁损害辨认研讨[D].北方交通大学博士学位论文,2013.

   [3]张杨永.斜拉桥的仿真核算与检测剖析[D].合肥工业大学硕士学位论文,2006.

   [4]刘效尧,蔡键,刘晖.888真人注册损害确诊[M].北京:公民交通出版社,2002.

   [5]路双,张永水.888真人注册健康监测挠度评价办法运用[J].重庆交通大学学报,2013,32(3):1-3.

   [6]宋杰,陈鲁,张其林等.磁通量法在预应力悬挂结构拉索施工中的运用[J].振荡测验与确诊,2009,29(1):86-91,120.
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