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桥梁检测研究现状意义及方法1 研究现状及意义 (1)2 损伤原因 (2)2.1 长期积累损伤 (2)2.2 自然灾害损伤 (3)3 现有方法 (3)1.3.1 人工检测 (3)3.2 局部漏磁检测 (4)3.3 索力检测 (4)3.4 模态检测 (6)3.5 光纤监测 (6)3.6 电阻应变片动应力监测 (7)1 研究现状及意义20世纪中叶以来,科学技术的快速发展推动了桥梁工程技术的飞跃。
随着桥梁建设和规模越来越大,造价越来越高,大型桥梁在国民经济和社会生活中的作用越来越重要,人们对大型桥梁的安全性、耐久性与正常使用功能日渐关注。
目前在全国主跨超过200米的大跨径斜拉桥已经达到30多座。
针对开发桥梁健康监测系统的研究工作得到了国内外学者的广泛关注,许多大学及研究机构都积极投入大量的人力、财力于此项工作的研究。
通过已经建立的各种规模的桥梁健康监测系统和已经取得的理论研究成果,为这一领域的研究开创了广阔的前景。
斜拉桥和悬索桥的拉索是主要的受力构件，而由于拉索钢丝和成品索防护不良，这是造成拉索生锈腐蚀、断丝失效的主要原因，因此在斜拉桥和悬索桥的工程当中，都会把拉索的防护作为重要的技术工艺控制项目。
然而，一般拉索损伤主要是疲劳和腐蚀。
因此，在对于拉索表面保护材料状况进行更好更快的检测就成了斜拉桥、悬索桥拉索受腐蚀和损伤状况检测的重要问题，也是现在社会急需解决的一个重要问题。
如果没有及时的进行检测维修的话，产生的后果将会不堪设想。
当然，也有很多的例子印证了这一点。
比如2001年11月7日，四川省宜宾市小南门大桥，如图1所示。
由于钢缆索的断裂，导致了桥面局部垮塌，造成严重的损失，钢缆腐蚀就是这起事故的主要原因之一。
2005年2月长沙浏阳河大桥发生强烈晃动也是由于斜拉索晃动引起的。
美国1940年在俄亥俄州朴斯格兰特将军大桥发生的缆绳锚爪鞘开裂事故，也是因为雨水中含有微量的硝酸盐附着在拉索上面导致应力开裂。
因此对于拉索的及时检测和防治是不能马虎的工作，一定得保证桥的安全，保证人民的生命财产安全。
江苏丹阳运河大桥吊杆索力监测及分析摘要：近年来，不断有系杆拱桥吊杆破损及更换的工程案例出现。
因此，对系杆拱桥吊杆在施工阶段与活载作用下的受力状况进行深入研究有很有必要。
江苏丹阳运河大桥是一座下承式系杆拱桥，其吊杆由拉索与钢护筒两部分组成。
拉索为集束高强钢丝，与钢护筒之间无填充物。
施工中，吊杆拉索安装定位后，吊杆钢护筒与拱肋钢管外壁及系杆骨架焊接为一体。
这样，施工时，张拉拉索时也相应地会对钢护筒产生压应力。
本文对丹阳运河大桥各个施工阶段及成桥状态静载试验时的索力进行了监测，并利用有限元方法对相应阶段进行数值计算，研究了本桥在各个受力阶段吊杆应力变化及吊杆拉索与钢护筒内力分配的关系。
关键词：系杆拱桥；吊杆；钢护筒；索力监测；静载试验measurement and analysis of stress in the suspender for danyang canal bridge in jiangsu provincexiao liang（1.nanning survay and design institute co., ltd. of china railway siyuan group, nanning, guangxi 530003, china；2.school of civil engineering, beijing jiaotong university, beijing 100044, china）abstract: in recent years, there are some collapse cases because of the suspender failure in the tied-arch bridge. so it’s quite necessary to do some research concerning the stresschange in suspenders during the construction stage as well as serviceability state. danyang canal bridge in jiangsu province is a tied arch bridge, its suspender consists of two parts, one is the stay cable, and the other is the steel tube which is used for protecting the stay cable. the stay cable is made from bunched steel wires. there isn’t any filling material between the steel tube and the stay cable. in this bridge, the steel tube is not only for protection of the stay cable, but also acts as a part of the suspender, which carries some forces during the construction stage as well as serviceability state. in this paper, the stresses of the stay cable and the steel tube are measured and numerically analysed at different construction stages and under loading test when the bridge construction is finished.keywords: tied-arch bridge; suspender; steel protection tube; stress monitor; loading test1前言系杆拱桥是一种无推力的梁拱组合体系桥，将主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的行车道梁组合起来共同承受荷载，充分发挥了梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。
第16卷第1期 2008年2月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal of Anhui Institute of Architecture &IndustryVol.16No.1 Feb.2008 收稿日期:2007212207作者简介:肖玉德(1968-),男,副教授,硕士,主要研究方向为桥梁工程。
系杆拱桥的吊杆索力测试研究肖玉德(安徽交通职业技术学院土木工程系,合肥 230051)摘 要:分析了系杆拱桥吊索的受力情况。
不同长度吊索的索力计算方法,应根据具体情况考虑边界条件。
通过对某系杆拱桥索力测试与分析,并对该桥的吊杆索力其他测试结果进行比较,验证了计算方法的正确性。
关键词:系杆拱桥;索力计算;索力测试中图分类号:U448.222 文献标识码:A 文章编号:100624540(2008)012065204R esearching for the sling dint testing of the tied arch bridgeXIAO Yu 2de(Depart ment of Civil Engineering ,Anhui Communication Vocational and Technical College ,Hefei 230051,China )Abstract :The article analyzed to tied arched bridge to sling to be subjected to a dint circumstance.The different lengt h t he sling dint calculation met hod of t he sling ,should according to concrete circum 2stance consider bo undary condition ,pass to some tied arched bridge sling dint a test and analyze ,and to t hat bridge of t he sling dint ot her test s carry on a comparison as a result ,verifying calculation t he accuracy of met hod.K ey w ords :tied arched bridge t he sling dint calculation met hod t he sling dint testing1 概 述目前,对于建成后桥梁的索力测量一般借助振动信号理论,从动力平衡微分方程入手:假定拉索的两端为简支约束,忽略刚度、垂度等一些次要的影响因素,导出拉力与拉索的自振频率之间的关系。
系杆拱桥施工过程吊杆索力分析系杆拱桥是一种常见的桥梁结构，通过拱形桥墩和系杆连接桥梁上部结构的施工方式，可以有效地分担桥梁荷载，并具有较好的抗震能力。
在系杆拱桥的施工过程中，吊杆是起到连结桥梁上部结构和拱形桥墩的作用，承受着施工期间的荷载。
吊杆的索力分析是十分重要的一项工作，下面将对系杆拱桥施工过程吊杆索力分析进行详细说明。
系杆拱桥的施工过程中，吊杆的索力分析主要包括弦杆的张拉过程和系杆荷载的分析两个方面。
首先，弦杆的张拉过程。
在施工初期，吊杆需要安装，这时需要对吊杆进行张拉，使其达到设计要求的索力。
张拉过程中，需要考虑到吊杆的受力平衡问题，保证吊杆的合理工作状态。
一般情况下，吊杆的张拉力应该能够满足设计荷载要求，并确保吊杆产生的应力不超过允许范围。
可以通过施工中的张拉设备对吊杆进行张拉，并根据实测数据进行调整，调节吊杆的张拉力，以达到设计要求。
其次，系杆荷载的分析。
在施工过程中，桥梁上部结构和拱形桥墩承受着施工荷载，这些荷载会通过系杆传递到吊杆上，对吊杆产生一定的作用力。
系杆荷载的分析主要包括水平荷载和竖向荷载两个方面。
水平荷载是由风荷载引起的，桥梁上部结构对风荷载有一定的抵抗能力，但仍然会对吊杆造成一定的侧向作用力。
竖向荷载是由桥梁自重和施工荷载引起的，这些荷载会通过拱形桥墩传递到系杆上。
对于不同位置的吊杆，其受到的竖向荷载大小和方向也有所不同。
为了保证吊杆的安全性能，需要对吊杆受到的竖向荷载进行分析，并进行合理的结构设计。
在进行吊杆索力分析时，还需要考虑到材料的强度、刚度和变形等因素。
吊杆的索力分析一般通过计算方法进行，可以采用有限元分析或者结构力学分析等方法进行计算。
通过对吊杆的受力分析，可以确定吊杆的尺寸、材料和安装方式等，保证吊杆在施工过程中的安全可靠运行。
总结起来，系杆拱桥施工过程吊杆索力分析是一项重要的工作，对于桥梁的施工安全和质量具有重要的影响。
其主要包括弦杆的张拉过程和系杆荷载的分析两个方面，通过合理的计算和分析，可以为吊杆的安装和施工提供技术支持，确保桥梁的施工顺利进行。
阐述桥梁索结构拉索索力测定方法1 概述随着桥梁技术的不断发展和人们对于桥梁审美要求的不断进步，促进了拉索结构桥梁的快速发展。
拉索作为高效地承受拉力的结构构件，被运用于各种桥梁工程中，如斜拉桥、悬索桥等。
这些桥梁结构具有整体刚度及抗风性能好、造型优美、建设相对容易等优点。
但在水汽、海水及盐雾等环境下，索体系桥梁中的索结构容易腐蚀生锈，从而导致事故的发生。
2001年宜宾南门大桥的承重钢缆生锈，导致吊杆突然断裂，桥面两端发生坍塌，造成了巨大损失和恶劣的影响。
事故调查发现大桥的钢缆吊杆中的4对出现断裂，而这4对均为短索（吊杆）。
可见监测拉索的状态，准确测定桥梁索结构拉索索力具有重要的实际意义。
索结构拉索索力的测定主要是指斜拉桥和悬索桥中斜拉索或吊索中索力大小的测定。
索力的大小将会影响到桥梁成桥状态后受力和变形的状态。
在施工阶段索力的控制也是此类桥梁施工控制中的一个重要问题。
索力常用的测量方法分为直接法（压力表测定法、电测定法等）和间接法（振动频率法等）两类。
2 压力表测定法为了使斜索拉紧，在施工中采用油压千斤顶来得到斜索的张拉力。
因此可以通过千斤顶中油缸油压和索拉力的关系，来求得索力。
使用之前要对千斤顶和配套的油压表进行准确的标定，建立较为准确的斜索索力与油压表读数间的相关曲线。
但实际工程中，由于油压表使用精度不高，千斤顶的内摩擦阻力不易精确计算，使得采用油压千斤顶法测得的索力与真实结果有出入。
另外压力表测定法只能在桥梁建设过程中运用，桥梁建成后，就无法使用了。
3 电测法电测法主要的测量原理就是采用电阻应变片，将粘有电阻应变片的张拉连杆或筒式压力传感器接在千斤顶上，把索力的变化转成电信号，由电阻应变仪显示出来。
电测法能够精确测得索力，却不适宜大量使用，因为它测量用的导线很长，同时压力传感器价格昂贵，大吨位造价更高。
同时随着应变片使用时间的增大，其对变形的反应会变得越来越迟钝，检测误差也随之不断增大。
4 振动频率法振动频率法是通过实测拉索桥的固有频率，利用索的张力和固有频率的关系计算索力。
江苏丹阳运河大桥吊杆索力监测及分析摘要：近年来，不断有系杆拱桥吊杆破损及更换的工程案例出现。
因此，对系杆拱桥吊杆在施工阶段与活载作用下的受力状况进行深入研究有很有必要。
江苏丹阳运河大桥是一座下承式系杆拱桥，其吊杆由拉索与钢护筒两部分组成。
拉索为集束高强钢丝，与钢护筒之间无填充物。
施工中，吊杆拉索安装定位后，吊杆钢护筒与拱肋钢管外壁及系杆骨架焊接为一体。
这样，施工时，张拉拉索时也相应地会对钢护筒产生压应力。
本文对丹阳运河大桥各个施工阶段及成桥状态静载试验时的索力进行了监测，并利用有限元方法对相应阶段进行数值计算，研究了本桥在各个受力阶段吊杆应力变化及吊杆拉索与钢护筒内力分配的关系。
关键词：系杆拱桥；吊杆；钢护筒；索力监测；静载试验measurement and analysis of stress in the suspender for danyang canal bridge in jiangsu provincexiao liang（1.nanning survay and design institute co., ltd. of china railway siyuan group, nanning, guangxi 530003, china；2.school of civil engineering, beijing jiaotong university, beijing 100044, china）abstract: in recent years, there are some collapse cases because of the suspender failure in the tied-arch bridge. so it’s quite necessary to do some research concerning the stresschange in suspenders during the construction stage as well as serviceability state. danyang canal bridge in jiangsu province is a tied arch bridge, its suspender consists of two parts, one is the stay cable, and the other is the steel tube which is used for protecting the stay cable. the stay cable is made from bunched steel wires. there isn’t any filling material between the steel tube and the stay cable. in this bridge, the steel tube is not only for protection of the stay cable, but also acts as a part of the suspender, which carries some forces during the construction stage as well as serviceability state. in this paper, the stresses of the stay cable and the steel tube are measured and numerically analysed at different construction stages and under loading test when the bridge construction is finished.keywords: tied-arch bridge; suspender; steel protection tube; stress monitor; loading test1前言系杆拱桥是一种无推力的梁拱组合体系桥，将主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的行车道梁组合起来共同承受荷载，充分发挥了梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。
系杆拱桥拱肋产生的水平推力由系杆承担，所以外部是静定结构，但在内部却是高次超静定结构，任一吊杆内力的改变对全桥各构件受力状态都有一定影响[1,2,3]。
江苏丹阳运河大桥为新建桥梁，位于江苏241省道丹阳大泊至珥陵段，跨越京杭大运河，主桥为1×100m钢管砼下承式系杆拱，引桥采用20m先张法预应力砼空心板梁，为结构简支桥面连续。
东、西侧引桥均为6×20m，全桥长为348.12m。
主桥拱轴线为二次抛物线，计算跨径l=100m，跨中计算矢高为20m，矢跨比1/5；计算拱轴线为抛物线方程为：。
拱肋截面为哑铃型，拱肋高度为2.2m，拱肋由两根外径90cm、壁厚16cm钢管中间以缀板连接构成，拱肋钢管材料采用q345d钢。
主桥系杆采用箱型截面，系杆高度1.8m，宽1.4m。
主桥系杆之间采用横梁相连接。
系杆和横梁为预应力砼结构。
系杆和拱肋之间采用吊杆作为传力结构，吊杆每5m设置一个。
主桥桥梁全宽34.3m，分南北两幅。
每幅桥宽包括12.75m的行车道、两个1.4m的系杆和两个0.5m的护栏。
两幅桥之间为0.6m的分隔带[4,5]。
1.1本桥吊杆特点本桥吊杆相对其它的系杆拱桥有几个不同点如下：1）吊杆拉索外围只设置了钢护筒，二者之间无填充物。
由于吊杆拉索采用feps5-91集束高强钢丝，锚具采用冷铸锚pesm5-91，拉索的防腐蚀等大部分保护措施已经是在工厂完成，在项目现场只需要进行防撞、刮等物理保护。
本桥吊杆拉索设计是可以更换的，如果灌注水泥砂浆等填充物，则无法换索。
灌注水泥砂浆会对吊杆拉索造成破坏，因为在运营期间，吊杆要承受较大的疲劳荷载，内部水泥砂浆很容易开裂，特别的是吊杆上下端要在平面内和平面外转动，很容易挤伤内部拉索的保护层。
2）吊杆钢护筒在场地主桥骨架安装时便焊接在拱肋和系杆上，从而在整个成桥过程和运营期间都要参与承担荷载。
3）锚具的保护措施为：在拱肋张拉端是通过平齐拱肋上表面用钢板焊接的办法来实现，而在系杆锚固端则通过焊接保护罩的方法来实现。
本文主要针对南幅桥进行试验、分析。
南幅桥共安装了8个压力传感器，分别位于吊杆dg9、吊杆dg5及吊杆dg0的拉索上，如图1所示。
传感器的编号见图2。
另外，对施工阶段，在压力传感器编号为4与8处的西dg9上，各安装了1个振弦式应变计；对静载试验阶段，则对这8根吊杆的钢护筒表面分别安装了1个振弦式应变计。
1.2ansys模型的建立根据本系杆拱桥结构的传力途径，可以把系杆拱桥上部结构模型简化成五个部分：拱肋，吊杆，系杆（系梁），横梁和桥面板。
本桥采用三种常用的ansys单元如表1。
拱肋的钢管与砼为共节点单元，在节点处钢管与砼的位移相等。
此外，为了考虑钢管拱肋对钢管内砼的约束作用，把砼强度等级由c40提升到c45进行模拟[6]。
与钢管砼拱肋以及尺寸达1.4×1.8m的系杆相比较，主要承受拉力的吊杆就只能属于柔性构件了。
其与拱肋以及系杆接触的节点通过耦合的方式，使其上节点能与拱肋同步变形，下节点也能随着系杆变位而移动。
利用ansys建立模型如图3。
2施工过程索力监测及分析2.1典型工况的选择从构件安装和预应力施加角度选择如下七种典型工况[4]：工况1：浇筑系杆砼：此时系杆第一批预应力已张拉至50%，且已经利用吊车对吊杆拉索施工性拉紧；工况2：第一次张拉吊杆拉索至300kn（167.9mpa），此时系杆第一批预应力已张拉至100%；工况3：安装中横梁；工况4：安装行车道板；工况5：现浇桥面整体化砼，此时横梁第二批预应力张拉到位；工况6：张拉系杆第三批预应力；工况7：安装护栏，浇筑沥青铺装。
此时吊杆拉索第二次张拉至950kn（531.7mpa），系杆第三批预应力筋张拉完毕，中横梁第三批预应力筋张拉完毕。
2.2吊杆拉索应力变化综合以上七个工况的应力情况，我们可以把整个成桥过程的理论与实测应力值综合考虑。
由于实测的只有4根dg9、2根dg5和2根dg0的拉索内力，故我们分别对这三组进行比较如图4、图5和图6。
根据数值计算结果显示，在同一工况作用下，不论是数值计算值还是实测值，各吊杆拉索应力比较接近，其吊杆拉索应力变化在施工过程中的趋势是增大的，变化较大处发生在工况2和工况6处。
这是因为工况2时吊杆拉索张拉至167.9mpa，在工况6时张拉至了531.7mpa。
工况1作用下，即吊杆拉索第一次张拉至167.9mpa之前，拉索数值计算拉应力最大为dg3达到20.1mpa，实测最大值为北侧西向dg5达到15.7mpa；工况2作用下，即吊杆拉索第一次张拉至167.9mpa之后，拉索计算拉应力最大为dg3达到158.4mpa，而实测最大值为南侧东向dg9达到143.1mpa；工况作用5下，即吊杆拉索第二次张拉至531.7mpa之前，拉索数值计算拉应力最大为dg3达到202.4mpa，而实测最大值为北dg0达到176.1mpa；在工况6作用下，即吊杆拉索第二次张拉至531.7mpa之后，拉索计算拉应力最大为dg3达到501.5mpa，而实测最大值为北dg0达到484.7mpa。
但这二者的比例在0.5~0.8范围内，差值产生原因可能有施工误差、实测值未计入劲性骨架自重引起的吊杆应力以及实际张拉过程吊杆之间的相互影响而导致的与数值计算的差异。
2.3吊杆钢护筒应力变化将吊杆钢护筒在施工阶段的应力变化作图示意如图7、图8。
根据图7得知，在工况2和工况6时应力较大幅度地降低，跟吊杆拉索应力增加相符合。
对于处于两次张拉之间的工况3、4、5和7而言，由于安装体积较大的中横梁、装配桥面板、浇筑整体化砼和浇筑桥面铺装，桥梁自重逐步变大，从而使钢护筒保持拉应力增长、压应力降低的趋势。
dg9钢护筒应力数值计算与实测值比较图8显示，dg9钢护筒实测值与数值计算值差距较大，而且始终处于受拉状态。
在工况6吊杆拉索张拉至531.7mpa时，钢护筒拉应力减小较明显，这点与数值计算趋势相同。
由于在具体施工中不可能在每个工况都对吊杆拉索进行张拉，但桥梁自重荷载却在不断增大。
而吊杆钢护筒则是用来暂时承担由增加的结构自重在对应吊杆处引起的内力增量，而吊杆拉索在张拉后就承担了这部分的内力增量数值计算结果显示，在成桥后吊杆钢护筒是承受吊杆拉索施加的压应力，而实测数据显示其承受的是结构自重产生的拉应力，二者的差异主要可能来源为施工误差，并且由于钢护筒几何尺寸较大，而应变计的设置方位及方向与吊杆轴线未一致也可能导致这种现象。
