平行钢绞线索力测试的参数识别方法

针对平行钢绞线测索力存在的问题,提出基于拉索非线性振动分析的参数识别新方法.建立考虑拉索垂度及抗弯刚度的拉索振动非线性微分方程,并引入多尺度法求解拉索非线性振动问题,得到基频计算实用公式.采用公式对比与有限元分析的手段,验证该公式的准确性.以该公式为基础,对平行钢绞线斜拉索索力、索长、线密度以及抗弯刚度等的参数识别问题进行了研究,提出采用参数识别方法计算其索力.结果表明:所获得的基频计算公式简单实用,能同时考虑拉索抗弯刚度与垂度的共同影响,满足精度要求;平行钢绞线索力测试的参数识别方法能够准确、方便地确定拉索设计参数,易于模块化设计,显著提高了拉索测试精度.     

平行钢绞线斜拉索索股接触效应与力学行为研究

为了探明平行钢绞线斜拉索内部的接触来源及其对斜拉索整体力学行为的影响,根据平行钢绞线斜拉索的构造特点与力学关系,分析索体内部3类接触效应的产生机理;通过理论分析得到索箍刚性耦合下的拉索振动方程,并对相关参数进行敏感性分析;对外套管和索箍多重耦合作用下的斜拉索自振特性进行有限元仿真分析,并基于相关研究结果进行试验验证.研...     

超大规格钢绞线斜拉索的现场安装施工工艺初探

自斜拉桥出现以来其拉索制造、安装质量一直是斜拉桥质量的主要控制点,因此,一个合理有效的钢绞线斜拉索的施工工艺成为相关工程技术人员研究方向的一个重点。结合厦漳高速公路跨海大桥的超大规格钢绞线斜拉索现场安装施工工艺的研究,对HDPE管焊接安装、单根镀锌钢绞线的下料、安装、单根张拉以及全桥超大规格钢绞线斜拉索的整体张拉等一整套工序进行研究,探索钢绞线斜拉索现场安装施工工艺。通过对其斜拉索施工进行分析,希望能对钢绞线斜拉索的施工提供一定的参考。     

基于ANSYS的2根拉索平行钢丝接触问题有限元分析

由于2根钢丝接触问题可以作为整个拉索断面平行钢丝间接触问题的简化,故在用ANSYS有限元方法分析整个拉索断面平行钢丝排列模型的接触问题之前,运用经典理论解和ANSYS有限元方法对2根拉索平行钢丝间接触问题进行了较为详尽的分析,确定出了两根钢丝间的接触宽度、在接触面上产生的最大接触应力及分布等主要参数.同时,将2种分析方法得出的结果进行了对比,表明用ANSYS有限元方法求解接触问题是可行的,其求解的准确性和精度能够满足要求.     

锈蚀疲劳耦合作用下的斜拉索钢绞线损伤分析

斜拉索是斜拉桥重要的承重构件,索体工作环境恶劣,极易遭受腐蚀与疲劳破坏,使得实际寿命大大低于设计寿命。在分析斜拉索钢绞线锈蚀和疲劳过程的基础上,以钢绞线有效截面面积为耦合参数,研究锈蚀疲劳耦合作用下的拉索损伤计算方法。对某钢绞线拉索的计算分析表明,锈蚀和疲劳的耦合作用造成的强度损伤要高于两者简单叠加之和,符合实际情况。该分析给出的强度损伤、剩余强度和当前承载力等计算公式,也可以为拉索剩余寿命估算提供参考。     

矮塔斜拉桥索鞍区模型试验及设计探讨

为研究矮塔斜拉桥的双套管索鞍对连续通过拉索的粘结锚固性能,探讨索鞍区的合理构造设计方法,结合一座矮塔斜拉桥工程,在国内首次进行了索鞍区的节段足尺模型试验.模型平面轮廓尺寸为3 m×2 m,高2.8 m;斜拉索由31根15.2 mm环氧涂层钢绞线组成,选取了双套管索鞍的2种粘结锚固构造.通过对单侧拉索的低周反复加载,测试了不平衡索力的传递程度;此外还对索鞍区混凝土连续体的受力特征进行了分析研究.结果表明,这2种粘结锚固构造均有较强且稳定的抗滑移效果;在索鞍区设计方面,探讨了便于更换拉索的构造,并建议在套管外布置螺旋箍筋,并根据拉压杆模型所揭示的力流配置套管下的受拉钢筋.     

桥梁钢绞线拉索防火隔热的理论分析及设计

桥梁拉索易在火灾情况下因高温而发生破坏,因此有必要对桥梁拉索的防火隔热开展研究设计。采用集中热质法建立了钢绞线拉索瞬态热流模型,求得拉索各层钢绞线表面温度随时间变化的数值解,并与有限元模拟结果进行了对比,取得了较好的一致性。参考美国后张法协会规范,根据限制拉索最外层钢绞线表面温度的防火要求,对计算进行分析,结果表明：受火时间为30 min时,拉索满足防火要求的最小防火层厚度与拉索等效模型的截面形状系数基本呈线性相关,且函数斜率约等于防火层的导热系数。以此为根据提出了计算桥梁钢绞线拉索防火隔热系统的最小防火层厚度的简便方法,并用37孔12.7 mm和单孔15.2 mm的钢绞线拉索进行了验算,数值计算结果表明受火时间为30 min时,前者最外层钢绞线的表面温度为261.3℃,后者为272.1℃,均满足防火要求。该计算方法简单可靠,为桥梁拉索防火隔热系统的设计提供了理论依据。     

桥梁半平行钢丝索对称断丝的力学特性分析

桥梁用半平行钢丝索由于外层钢丝的螺旋外形和本身构造的特殊性,不能直接应用基于平行钢丝假定的并联模型或钢绞线模型进行力学分析.基于Love曲杆理论,考虑泊松效应、钢丝间接触变形以及钢丝间的接触力和摩擦力的影响,对多层半平行钢丝索的对称断丝模型进行了修正,通过数值计算讨论了拉索截面钢丝拉力分布规律、钢丝拉力增长系数和拉索轴向刚度及其影响因素.计算表明,考虑接触变形后,截面内钢丝拉力分布不均匀,拉索轴向刚度较单根钢丝有较大幅度的下降.     

有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

考虑减振阻尼器的斜拉索索力测定方法

为了准确地计算斜拉索索力值,利用数值法对考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索运动方程式进行求解,同时还考虑了斜拉索上安装减振阻尼器对斜拉索基频的影响。本文基于整体割线坐标系下同时考虑垂度和弯曲刚度影响的斜拉索面内运动方程式,将斜拉索装设的减振阻尼器简化为弹性支撑,并在运动方程式的荷载项中考虑该弹性支撑作用,采用数值法进行离散化处理和求解,确定斜拉索索力。通过对泉州晋江大桥进行索力测量,利用数值法计算得到的索力值与公式法计算得到的结果进行比较。结果表明:两种方法计算得到的等效计算索长的差别不超过2%,索力值的偏差不超过5%,验证了提出的考虑减振阻尼器影响的斜拉索索力测定方法的正确性和开发的测试系统的可靠性。     

郁江双线特大桥斜拉索安装技术简述

郁江双线特大桥采用双索面斜拉钢桁连续梁桥,全桥共设置32对斜拉索,斜拉索安装采用先塔后梁的形式进行挂设,通过理论计算确定施工方法,保证了斜拉索安装的精度和安全性。     

斜拉索动应变非接触实时测定方法

基于单设备多目标高速相机非接触测量动位移测定系统,进行非接触式实时测定斜拉桥拉索动应变的计算方法研究. 首先,从斜拉索非线性计算理论,推导拉索整体割线坐标系下由动位移计算动应变的计算公式;其次,采用扁平索的基本假定,得到不考虑非线性项的斜拉索动应变简化计算公式,并建立采用有限差分法的斜拉索动应变实时测定方法;再次,利用LabVIEW程序开发平台,在圆形边界检测结合模板匹配的图像处理技术的基础上,进行斜拉索动应变实时测定系统的开发. 最后,通过室内摆锤模型试验验证斜拉索动应变简化计算公式的正确性和动应变测定方法的可靠性,通过实桥测试验证开发的测定系统的可行性和有效性.     

钢绞线拉索弹性模量修正及其对缆索体系桥梁的影响

大跨度缆索体系桥梁有限元仿真模拟分析过程中,通常将钢绞线拉索等效为等截面均值圆杆,未考虑钢丝不同绞捻方式对钢绞线拉索整体弹性模量的影响.基于钢绞线拉索的钢丝空间几何形态和钢丝复合受力特点推导其等效弹性模量系数及n丝钢绞线弹性模量修正通用公式,并以洪鹤大桥为工程背景,分析钢绞线拉索弹性模量的修正对斜拉桥主梁位移、应力及拉...     

斜拉桥无应力索长的精确求解方法

基于悬链线索元理论,提出了一种斜拉桥无应力索长的精确求解方法,利用索端张力的精确表达式,建立了已知端张力时斜拉索特征参数约束方程,并给出了该方法求解无应力索长时的迭代公式.用该方法计算了在建的武汉二七长江大桥三塔结合梁斜拉桥的斜拉索无应力长度,并与解析法、等效模量法结果对比分析,证明了该方法的可靠性.     

温度和桥面激励联合作用下斜拉索非线性振动特性分析

研究热状态下受桥面激励作用的超长斜拉索主参数共振问题。计入斜拉索初始垂度和几何非线性的影响,建立温度场中斜拉索的非线性振动力学模型,推导出热状态下受桥面激励作用的斜拉索面内参数振动控制方程,利用多尺度法求解系统主参数共振的近似理论解,并编制程序进行数值计算,分析温度变化、激励幅值、调谐值、索力、阻尼比对系统振动的影响。结果表明:随着温度升高,斜拉索主参数共振区增大,但其振幅有减小趋势;增大桥面激励幅值,会使得拉索参数共振区显著增大,而增大索力和阻尼,拉索共振区将减小;拉索发生参数振动时具有硬弹簧特性,幅频曲线随调谐值的增大存在多值响应,会出现"跳跃现象"。     

斜拉索索力估算中振动信号处理方法的改进

随机振动法是检测斜拉索拉力的有效方法,采用经典谱估计的方法对数据进行处理,其精度会受到快速Fouri-er变换(FFT)栅栏效应的影响,为此采用离散时间序列Fourier变换(DTFT)方法实现对斜拉索固有频率的精确搜索,以提高随机振动法求解斜拉索拉力的精度。对塘沽海河斜拉桥拉索的振动数据进行处理以求解加载前后斜拉索的拉力,结果表明:DTFT方法比FFT法求解的精度提高了5%。     

基于磁记忆的镀锌钢绞线腐蚀检测试验

针对常规技术难以检测镀锌钢绞线拉索内部腐蚀问题,结合金属磁记忆理论在铁磁性材料早期缺陷无损检测方面的优势,提出了基于金属磁记忆技术的镀锌钢绞线拉索腐蚀检测新方法。为验证该检测方法的可行性,设计了8个镀锌钢绞线拉索试件,采用电化学加速腐蚀试验方法对试件进行不同程度的腐蚀;利用霍尼韦尔HMR2300三维磁强计传感器采集试件腐蚀后的金属磁记忆漏磁信号,运用数学方法对采集的漏磁信号进行对比分析,结合金属磁记忆检测技术原理,研究试件表面的漏磁信号变化特征,以达到检测镀锌钢绞线拉索试件腐蚀状况的目的。研究结果表明:在钢绞线拉索试件腐蚀区域漏磁信号出现明显变化,漏磁信号切向分量曲线出现极大值,漏磁信号法向分量曲线出现极大值和极小值且过零点;在试件中间腐蚀区域漏磁信号切向梯度曲线过零点,漏磁信号法向梯度曲线出现极小值;随着试件腐蚀程度的增加,漏磁信号强度也相应增加,且漏磁信号强度与试件腐蚀程度呈正相关;通过对试件腐蚀后的漏磁信号分析,可较准确判别钢绞线试件的腐蚀位置及范围。该试验验证了金属磁记忆检测技术用作钢绞线腐蚀检测的可行性及合理性,为镀锌钢绞线拉索腐蚀检测提供了参考。     

斜拉索表面水膜形态及斜拉索气动力变化规律

斜拉索表面水线的形成与振荡是斜拉索发生风雨激振的重要原因之一.为研究水线运动与风雨激振现象间的内在联系,本文将滑移理论与计算流体力学相结合,考虑斜拉索表面水膜形态对风压力系数和风摩擦力系数的影响,建立了一个模拟风雨条件下斜拉索表面水膜形态变化的理论模型;在此模型基础上推导出风雨作用下斜拉索气动力计算公式,通过数值模拟得到不同风速下的斜拉索表面水膜形态及气动力变化规律,分析二者间的内在联系.与已有的试验结果对比发现:当斜拉索发生风雨激振现象时,水线形态变化与气动力变化频率相同,且接近拉索的自振频率,说明风雨激振现象的产生原因是水线形态的周期性变化引起拉索的共振.     

基于重叠网格法的斜拉索涡激振动分析

斜拉索为细长结构,其阻尼比较小,容易发生涡激振动.为研究斜拉索涡激振动响应特性,结合CFD方法和重叠网格技术,对斜拉索二维模型进行了研究.利用CFD软件Fluent求解二维不可压缩黏性流体Navier-Stokes方程,并通过Fluent提供的UDF接口,嵌入自编Newmark-β 法程序,求解两自由度结构动力响应方程...     

被动负刚度装置与线性滞回阻尼器组合对斜拉索 多模态振动的阻尼效果

提出了结合负刚度装置提升线性滞回阻尼器对斜拉索多模态振动控制效果的方 法 . 考虑被动负刚度装置与阻尼器在斜拉索上任意位置安装,采用斜拉索两点施控系统特征 方程,讨论了安装位置、线性滞回阻尼器参数、负刚度系数等对斜拉索多模态阻尼的影响 . 结 果表明,被动负刚度装置能有效提升线性滞回阻尼器对斜拉索的多阶模态阻尼比,其安装位 置越靠近阻尼器,阻尼提升效果越明显. 进一步,以苏通大桥某附有黏性剪切阻尼器的超长拉 索为例进行了实际设计,讨论了被动负刚度的可行性,并与结合惯容器的阻尼器进行了对比, 结果表明,被动负刚度装置对斜拉索-阻尼器系统多模态阻尼提升效果更好.