【桥梁工程】拱桥吊杆健康诊断技术研究报告

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1、西部交通建设科技项目交通编号:单位编号:分类号：合同号：200331882010密级：拱桥吊杆健康诊断技术研究研究报告哈尔滨工业大学交通部公路科学研究院四川省交通厅公路局成都市公路规划勘察设计院四川省慧达公路工程咨询有限责任公司二零零六年十二月1引言12总体目标23主要研究成果33.1拱桥吊杆振动及其控制技术和产业化33.2自监测光纤光栅智能吊杆和拉索及其产业化53.3在役吊杆健康诊断的光纤光栅监测技术73.4在役吊杆及其锚头健康诊断的声发射技术83.5吊杆健康诊断的磁通量技术93.6吊杆腐蚀监测技术103.7吊杆极限承载力和可靠度评定方法113.8拱桥吊杆损伤修复和更换技术123.9依托工程

2、133.10拱桥病害调查、分析与病害库173.11拱桥吊杆健康诊断技术实施指南184项目的经济、社会、环境效益及推广应用前景18205结束语1引言“拱桥吊杆健康诊断技术研究”是交通部2002年度西部交通建设科技项目，由哈尔滨工业大学、交通部公路科学研究所、四川省交通厅公路局、成都市公路规划勘察设计院、四川省慧达公路工程咨询有限责任公司组成联合体。项目于2002年6月立项,在完成项目可行性研究、研究大纲制定与审查、合同签订、落实参加单位和依托工程等立项工作后，项目承担单位与参加单位密切配合、通力合作，按照研究大纲确立的技术路线与实施方案，经过三年多的联合攻关，按期完成了项目科研合同规定的研究内容

3、，达到了预期口标。本项目首先调查分析了拱桥用杆的主要损伤形式和成因及机理，在此基础上，分析了拱桥吊杆风致振动、参数振动、车辆荷载下的疲劳效应、以及不同大气环境下的腐蚀效应。其次，针对吊杆常见的腐蚀、滑丝、断丝、锚头磨损等损伤，通过大量的实验室试验和现场试验，研究了吊杆腐蚀线性极化监测技术、在役吊杆损伤检测与监测的声发射技术、在役和新建吊杆损伤检测与监测的光纤光栅技术、在役和新建吊杆损伤检测与监测的压电陶瓷阵列技术、在役和新建吊杆损伤检测与监测的磁通量监测技术、在役吊朴损伤检测与监测的改进振动法、在役吊朴损伤检测的X射线技术，分析比较了上述技术的效杲和特点以及适用条件。针对吊杆风致振动，开发了吊

4、杆振动的磁流变智能阻尼控制系统及其产业化技术，研究了吊杆振动的磁流变半主动智能控制分析方法及参数影响，提出了吊杆振动半主动控制算法。在监测数拯的基础上，统计获得了吊杆用新钢绞线和服役10年吊杆钢绞线的极限承载力概率分布，以及吊杆的车辆荷载效应，研究了基于检测和监测信息的拱桥单根吊杆安全评定的应力比法和承载能力系数法与可靠度预测方法；通过有限元方法，研究了损伤吊杆对拱肋稳定性和拱桥受力性能的影响，建立了吊杆拱桥可靠度计算模型,研究了损伤吊杆的桥梁整体安全评定理论和方法。通过试验，研究了吊杆PE防护损伤原因和程度，提出了吊杆涂层修复和热缩带修复技术，总结了四川部分拱桥的用杆更换技术。以四川峨边大渡

5、河桥、四川攀枝花悚果大桥、山东滨州黄河公路大桥和天津永和桥为依托工程，采用本项目的技术、方法和软件，完成了拱桥吊朴损伤的检测与监测和健康诊断,建立了运营健康监测系统,建立了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统，验证了木项FI技术的可行性和有效性，解决了实际工程问题。建立了拱桥吊杆病害数据库，编制了相应的软件。最后，总结木项口的研究成果，编制了拱桥吊杆健康诊断技术实施指南，为本项目技术的推广应用奠定了基础。2总体目标通过木项口的研究，发展拱桥吊杆健康检测和监测先进实用技术、吊杆振动与损伤控制技术、拱桥吊杆健康诊断方法，为拱桥结构的安全运营捉供可靠和冇效的保障措施，并在依托工程屮成功地应用这些技术。3主要

6、研究成果3.1拱桥吊杆振动及其控制技术和产业化研究了吊杆风致振动的分析方法，进行了大量的计算分析。结果表明，吊杆的风致振动效应与吊杆的长度和风速有关，吊杆越则其风致振动越大；风速越大，则吊杆振动越大，但风速对吊杆风致振动的影响不是很明显(表I〜表2)。表1长吊杆风振响应及其磁流变阻尼器减振效果工况无控主动控制半主动控制设计风速(m/s)(m)(11S(m)(m)8"dis(m)"max(kN)(m)dis(m)(kN)100.19360.74040.05900.22831.24230.07490.28442.0683200.21530.82850.06980.26971.59840.08540

7、.31891.94493()0.22790.85930.09910.38412」2980.11570.44332.3266400.26351.00040.10130.39312.0995010790.42212.5196500.33611.28180.08650.33532.36900.12520.47972.6274平均0.24730.94210.08310.32211.88780.10180.