大跨度悬索桥随机风场的模拟研究

利用改进的线性滤波器法模拟具有空间相关性的脉动风荷载,给出了用该方法模拟脉动风荷载的步骤.利用MATLAB编写了模拟的具体程序,并把程序应用于鼓山大桥脉动风荷载模拟,将模拟值与目标值进行校验.结果表明,模拟的效果较好,可满足工程实际的需要.     

基于实测风谱的润扬悬索桥桥址区三维脉动风场模拟

针对大跨度悬索桥的结构形式和振动模态特点,结合自然风的相关特性,给出了一种简化的三维脉动风场模拟方法,将实际面状的三维脉动风场简化为多个线状的一维脉动风场.基于谐波合成法,并运用FFT技术,进行了润扬悬索桥桥址区三维脉动风场的模拟.为了真实反映桥址区强风特性,模拟目标功率谱采用由该桥结构健康监测系统实测台风数据运用非线性最小二乘法拟合而得的拟合谱.结果表明,该风场模拟方法计算效率较高,主梁与主塔结构脉动风场的模拟值均与目标值吻合较好,验证了该风谱模拟方法的有效性和可靠性.     

基于SHMS的润扬悬索桥桥址区强风特性

为了对大桥抗风评估提供可靠依据,润扬悬索桥结构健康监测系统(SHMS)在大桥南塔塔顶和主跨跨中分别安装了风速风向仪.台风"麦莎"突袭江苏时,风速仪记录了经过桥址区的强风样本.经过对实测风速数据的分析,得到了平均风速和风向、风速沿高度变化规律、紊流强度、紊流功率谱密度函数等强风特性.分析结果表明,桥址区实测"麦莎"台风风速沿高度变化规律与规范吻合良好,紊流强度较高;但水平紊流功率谱密度函数与Kaimal谱不太吻合,低频段偏低,高频段偏高.     

流花4-1油田海域近海面风场特性分析

为了解决海洋强风场特性研究中实测数据不足的问题,在我国南海流花4-1油田一座半潜式平台上,开展了近海面风场特性的实测研究工作.对2011-09-22实测数据开展了分析,获得了南海近海面风场的湍流强度、阵风因子和湍流积分尺度等强风特性参数;同时开展了脉动风功率谱的拟合研究工作,将实测谱与Davenport谱、von Karman谱和Kaimal谱进行比较,证明了von Karman谱在近海面强风环境中拟合结果较优.     

矮寨悬索桥桥址风环境观测系统及数据分析

为了确保矮寨大桥的抗风稳定性和安全性,掌握桥址处的风特征,设计并建立了一套悬索吊挂式风环境现场观测系统,该观测系统设计经济、合理,通过对实测数据的分析,获得了桥址处峡谷地形风环境的相关参数．     

悬索桥动力特性分析

桥梁结构的动力特性反映了桥梁的刚度指标,对于正确地进行桥梁的抗震设计及维护有着重要的意义。文章以四川省江油市哪吒大桥为研究对象,采用《MIDAS/CIVIL2006空间分析软件》,建立该桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振频率及相应振型特征,结合计算结果对桥梁的动力特性和刚度特点进行了讨论。分析结果表明：该类型桥型加劲梁刚度较弱,桥梁低阶以加劲梁竖向振动为主。     

基于长期监测的大跨度悬索桥主梁活载挠度分析与预警

为保证大跨度悬索桥运营期的健康与安全,提出了一种主梁活载挠度提取和预警方法。通过分段线性趋势项剔除和整体4阶傅里叶级数拟合的方法提取主梁活载挠度,对主梁活载挠度进行概率统计特性分析,提出了挠度异常和挠度超标的分级预警策略。结果表明：短时间内温度挠度基本呈线性变化,通过剔除短时间内主梁竖向挠度线性趋势项,可以有效提取活载挠度。主梁日最大活载挠度的概率统计特性与正态分布吻合较好,可将异常概率为99.7%的活载挠度作为挠度异常判定值。根据活载挠度概率分布模型确定系数对挠度异常判定值进行修正,可以降低由于概率分布模型拟合误差引起的误报警。可见本文提出的方法可以有效提取主梁活载挠度。挠度异常和挠度超标两级预警阈值,分别从概率统计和结构安全两方面对主梁活载挠度进行预警,可以有效评估主梁健康状态。     

基于最大熵理论的润扬悬索桥桥址极值风速预测

基于最大熵可靠度理论,提出了润扬大桥悬索桥的桥址极值风速预测方法,从而为润扬大桥悬索桥的风效应可靠度评估提供实际的荷载概率模型.根据桥址实测短期风速风向数据,计算了反映桥址气候特征的日最大风速风向频度函数,并计算了统计的桥址风速风向联合概率密度函数曲面.在此基础上采用最大熵法建立了桥址的风速风向联合概率模型,并对润扬大桥悬索桥50年和100年重现期内的极值风速进行了预测.分析结果表明,采用联合概率模型能够较好地描述润扬大桥悬索桥桥址的良态气候风场模式,并且桥址预测的极值风速小于设计风速,说明润扬悬索桥抗风设计时考虑了较大的安全度.     

悬索桥成桥状态结构受力分析

悬索桥是一种具有广泛应用和发展前景的桥型,因其造型优美、受力明确而成为大跨度桥梁的首选。本研究以单跨900m的悬索桥为例,建立空间有限元模型进行成桥阶段的静力和动力特性分析,讨论悬索桥荷载试验的主要测试内容和工况。     

悬索桥的损伤识别

讨论了悬索桥加劲梁的累积损伤识别。识别基于比较完好桥的初始指纹与损伤后的指纹。使用了三个基于ＦＲＦ的波形识别指标：ＷＣＣ,ＩＡＴＭ,ＩＳＡＣ与三个基于振型的识别指标：ＩＣＯＭＡＣ,柔度,和曲率模态,作为指纹来识别悬索桥加劲梁的模拟损伤,并比较了他们的识别能力。结果表明：ＩＡＴＭ和ＷＣＣ识别损伤的能力优于ＩＳＡＣ,但都不能定位损伤;柔度和曲率模态识别能力优于ＩＣＯＭＡＣ,并可以定位损伤。本文还发现应变模态具有较好的损伤识别能力。柔度、曲率和应变模态可用于安全监测系统。     

基于监测信息的悬索桥地基基础安全性评估

为利用监测信息自动对桥梁地基基础的安全性进行评估,在介绍润扬大桥地基基础监测系统的基础上,基于层次分析法的基本原理,提出了润扬大桥南汊悬索桥地基基础安全性评估的层次结构与体系,并在力学机理分析的基础上以百分制形式定量给出各个因子的评分标准.应用表明,由于本方法将专家确定权值与利用现场监测信息计算各个因素分值相结合,便于实际应用,多次评估结果能够准确地反映了桥梁基础的安全状况.     

大跨悬索桥非线性随机静力分析

大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为．且存在材料特性、几何尺寸的随机性．先对缆索采用较小抗弯刚度参数的梁单元,对悬索桥进行确定性的几何非线性分析;然后采用响应面法进行非线性随机静力分析;最后针对1座大跨悬索桥,计算了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中位移的影响．结果表明,结构随机性的影响十分明显．     

基于监测数据的悬索桥关键约束装置状态评估方法

为更准确地评估大跨径悬索桥的伸缩功能,及时发现病害,在现阶段基于监测数据的伸缩缝、支座状态评估通用方法的基础上,将伸缩缝和支座状态评估相结合,提出了基于监测数据的悬索桥关键约束装置状态评估方法.该方法采用小波分离法对位移数据进行波形分离,通过温度位移一致性分析并根据数据细节变化幅度分析桥梁伸缩异常阻力及其对应的病害,对...     

基于长期监测数据的大跨桥梁结构伸缩缝损伤识别

以润扬大桥悬索桥148 d的健康监测数据为对象,通过分析伸缩缝位移和环境条件的相关性,去除了温度、交通荷载等环境条件对伸缩缝位移的影响,并建立了桥梁伸缩缝的状态监测与评估方法.分析结果表明:温度、交通荷载与伸缩缝位移具有显著的相关性,位移随着温度升高而变大,随着交通荷载的增强而减小;风速和位移的相关性十分微弱.风对伸缩...     

台风外围影响下的大跨度拱桥桥址区近地风特性实测研究

基于南广铁路肇庆西江特大桥风速风向监测子系统,对2015年6月台风"鲸鱼"气候条件下的平均风速、平均风向以及脉动参数(紊流强度、阵风因子、紊流积分尺度、脉动风速功率谱等)开展实测研究.结果表明:台风外围影响下1min平均风速波动幅度较大,呈现出跳跃性;实测紊流强度离散性较低,纵向紊流强度实测值0.253,紊流强度和阵风因子有随平均风速的增大而减小的趋势特征,且该趋势在低平均风速段更为明显;各方向上紊流积分尺度与规范相应推荐值差别较大,流场中主要以中小尺度涡旋为主,其离散度随平均风速的增加略有增大;规范推荐的Kaimal谱与实测水平向脉动功率谱函数并不能很好地符合,台风"鲸鱼"在低频段和高频段的谱值均偏高.实测表明台风外围风场具有一定相关性,采用Davenport假设会带来一定误差.     

视频数据挖掘的非接触式桥梁振动监测

为克服传统桥梁监测技术施工难、成本高和观测点少等不足,利用视觉技术实现了非接触式桥梁振动状态监测。该方法包含视频数据采集、视频数据分析与结果可视化等3个环节。其中,视频数据分析环节又包含3个步骤:首先,对视频中的稳定像素点进行定位;然后,根据视频中稳定像素点的数值变化,由视频数据挖掘方法建立视频热噪声模型;最后,由视频热噪声模型计算出视频中桥梁各局部位置上的振动频率。实验结果表明,该方法可有效侦测到桥梁可见结构部件上出现的人眼不易察觉的微弱振动,并对桥梁不同局部位置上出现的振动频率进行同步定量测算,从而提供了一种便捷高效、成本合理、通用性好的桥梁结构健康监测新途径。     

大跨径悬索桥缆索承重构件公路火灾的瞬态空间温度场数值模拟

文章在国内外火灾研究工作的基础上,基于Ingason H平方增长模型,提出了适用于公路桥梁火灾研究的热释放率数学模型;根据建立的公路火灾物理模型,通过数值模拟给出公路火灾下悬索桥主缆、吊索表面温度及热流密度随火灾的发展过程而变化的规律公式,并建立了承重构件瞬态空间温度场。同一火灾场景下,不同直径的吊索可以采用相同的瞬态空间温度场;不同直径的主缆在不同位置具有相同的温度θt2时,可以采用相同的瞬态空间温度场。该研究成果可为今后大跨径悬索桥的抗火设计提供科学依据。     

基于频率法的自锚式悬索桥吊索力测试与分析

为准确获取自锚式悬索桥体系转换中的吊索力,采用频率法对南京夹江桥进行吊索力测试.通过部分具有代表性的吊索的压力环测试读数验证了所采用的吊索参数和吊索力计算公式的精度与实用性,提出了吊索自振频率的确定方法,重点分析讨论了空间吊索面内、面外振动,吊索计算长度的选取等因素对索力测试精度的影响.测试结果表明,面内振动受桥面施工影响较大,根据拉索面外振动可以更好地确定拉索基频,从而准确测出拉索内力;同时,应充分考虑减震器和刚性锚头等因素对吊索计算长度的影响,其选取不当会造成测试结果的极大误差.     

基于实测数据的润扬大桥悬索桥全寿命评估随机温度场模拟

为了得到桥梁全寿命评估的温度数据,提出了一种基于实测数据的钢箱梁桥随机温度场模拟方法.首先,采用最小二乘估计和假设检验,对润扬大桥悬索桥扁平钢箱梁为期5年的实测温度和温差进行了统计分析;然后,提出了一种复杂统计模式下样本序列模拟的数值逆变换抽样方法,并建立了扁平钢箱梁的全寿命评估随机温度场.研究结果表明:扁平钢箱梁实测温度服从2个正态分布的加权和,实测温差则服从1个Weibull分布和1个正态分布的加权和;利用数值逆变换抽样方法模拟得到的样本的概率密度函数与目标概率密度函数吻合良好;模拟温度场能准确描述扁平钢箱梁的温度特性.因此,该数值逆变换抽样方法能够准确模拟大跨悬索桥扁平钢箱梁全寿命期的随机温度场.