【摘要】：為了保證橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的有效性和及時性,給橋梁管理者提供維修及加固的依據(jù),以南昌市新八一大橋為工程背景,在有限元數(shù)值模擬結(jié)合傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,建立了多指標(biāo)并行預(yù)警的結(jié)構(gòu)預(yù)警體系,闡述了預(yù)警指標(biāo)、預(yù)警閾值和預(yù)警流程,并重點對索力、關(guān)鍵部位應(yīng)力和撓度、疲勞車輛荷載、固有頻率變化率等預(yù)警指標(biāo)進行了計算分析。應(yīng)用結(jié)果表明,在當(dāng)前荷載作用下新八一大橋的各項預(yù)警指標(biāo)的結(jié)果都正常,滿足使用要求。
【圖文】：

新八一大橋是江西省第一座斜拉橋，大橋整體可以看作兩個對稱而又獨立的結(jié)構(gòu)體系，主孔為２×１６０ｍ，總長１０４０ｍ，具體跨徑布置為２×（５０＋２×１６０＋３×５０）。大橋結(jié)構(gòu)體系為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土塔梁墩固結(jié)雙獨塔雙索面扇形密索體系，橋面寬２８ｍ。主塔造型為Ｈ型，塔高１０３ｍ。斜拉索在主梁上間距為８ｍ，根據(jù)受力要求采用６個不同的規(guī)格，分別為８５／１２７／１５１／１６３／１８７／２１１，斜拉索鋼絲直徑φ７ｍｍ，外包聚乙烯ＰＥ護套。圖１為主橋總體布置圖。圖１主橋總體布置圖通過有限元數(shù)值分析了解新八一大橋的結(jié)構(gòu)特點，同時考慮提供必要的數(shù)據(jù)供橋梁管理者參考，，方便做出科學(xué)合理的決策，新八一大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)傳感器采集項目包括：塔梁索溫度；環(huán)境氣象；整體結(jié)構(gòu)撓度；索塔變位；重要部位的局部變形；結(jié)構(gòu)動力特性；拉索索力；重要部位應(yīng)力變化。大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)主要傳感器如表１所示。表１八一橋傳感器序號分項傳感器類型測點位置１數(shù)字溫度數(shù)字溫度傳感器主梁、主塔、斜拉索續(xù)表１序號分項傳感器類型測點位置２振弦溫度振弦傳感器主梁、主塔３振弦應(yīng)力振弦傳感器主梁、主塔４主梁撓度壓力變送器主梁腹板外側(cè)５塔偏角傾角儀塔上橫梁附近６動態(tài)稱重壓電傳感器北塔下方橋面７光柵應(yīng)力光纖光柵主梁、主塔８斜拉索索力壓力環(huán)斜拉索塔錨固端９塔頂位移ＧＰＳ塔頂２南昌市新八一大橋有限元分析建立以及時預(yù)警為目標(biāo)的多指標(biāo)并行預(yù)警體系的前提是分析研究南昌市新八一大橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點、環(huán)境狀況、運營工況，從而建立一個能真實體現(xiàn)橋梁幾何、物理及受力特點的三維有限元實

力；關(guān)鍵部位應(yīng)力；關(guān)鍵部位撓度；疲勞車輛荷載；固有頻率變化率。３．２閾值設(shè)定原則參考香港地區(qū)和美國公路運輸協(xié)會（ＡＡＳＨＴＯ）的相關(guān)規(guī)范，警戒值的大小取為正常運營極限值的７５％，此時的安全系數(shù)為１／０．７５＝１．３３，預(yù)留了部分空間以判斷是否需要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的運營狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果（σｍ）進行詳細的健康評估。大橋的安全狀態(tài)從壞到好依次劃分為紅色報警狀態(tài)、黃色預(yù)警狀態(tài)和綠色正常監(jiān)測狀態(tài)，各狀態(tài)之間的臨界值就是所要確定得閾值。按照上述原則的劃分的兩線三狀態(tài)示意圖如圖３所示，“兩線”指的是預(yù)警線和報警線，“三狀態(tài)”指的是正常監(jiān)測狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)和報警狀態(tài)。預(yù)警流程如圖４所示。圖３健康監(jiān)測系統(tǒng)兩線三狀態(tài)示意圖圖４預(yù)警流程４預(yù)警指標(biāo)的分析計算４．１索力預(yù)警參數(shù)記橋梁拉索測試時的索力為ｆｃｓ，最不利作用下橋梁拉索的索力計算值為ｆｊ。大橋的索力控制值如表３所示。索力預(yù)警級別的具體劃分如下［９］：綠色：ｆｃｓ≤０．７５ｆｊ，此時實測索力尚未大于警戒索力值；黃色：０．７５ｆｊ≤ｆｃｓ≤１．０ｆｊ，此時結(jié)構(gòu)處于偏不利狀態(tài)，實測索力值與最不利作用下索力計算值比較接近；紅色：ｆｃｓ≥ｆｊ，此時橋梁的實測索力達到或大于允許最大索力值。同時，考慮到拉索自身的安全性，設(shè)定拉索索力的最小值時以保障拉索不會突然斷裂作為主要依據(jù)，采用拉索的最大容許拉力的０．４倍作為拉索最小值［１０］，即ｆｍｉｎ＝０．４ｆｓＡｉ／２．５。表３大橋的索力控制值編號ｆｊ／ｋＮｆｍｉｎ／ｋＮ編號ｆｊ／ｋＮｆｍｉｎ／ｋＮ

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本文編號：2562067