自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁受力性能與安全評(píng)價(jià)課件

長(zhǎng)安大學(xué)教授徐岳自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁受力性能與安全評(píng)價(jià)長(zhǎng)安大學(xué)教授自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁受力性能與安全2主要內(nèi)容立項(xiàng)背景研究思路研究?jī)?nèi)容及結(jié)果分析主要研究成果成果應(yīng)用與驗(yàn)證2主要內(nèi)容立項(xiàng)背景31、依托工程

本項(xiàng)目研究以京杭運(yùn)河常州市區(qū)段改線工程中的龍城大橋?yàn)楣こ桃劳小｝埑谴髽蚴浅Ｖ萸鍥雎房邕\(yùn)河大橋，主橋跨徑組合為：72+114+30m，中跨采用懸索結(jié)構(gòu)，主纜錨固于縱梁端部，另一端經(jīng)過(guò)次塔后散成7根次纜錨固于主塔；主塔邊跨設(shè)置5根斜拉背索，用以平衡主纜的拉力。是國(guó)內(nèi)首座自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁。立項(xiàng)背景31、依托工程立項(xiàng)背景4依托工程—立項(xiàng)背景

4依托工程—立項(xiàng)背景52、橋型特點(diǎn)立項(xiàng)背景

龍城大橋同時(shí)具有空間結(jié)構(gòu)、柔性纜索體系、組合體系(包括自錨式懸索與斜拉力學(xué)體系組合、鋼與混凝土不同材料組合及現(xiàn)澆與預(yù)制安裝不同施工方法組合)等特點(diǎn)，是一座力求反映歷史文化特色和現(xiàn)代化建設(shè)風(fēng)貌的城市標(biāo)志性建筑。

52、橋型特點(diǎn)立項(xiàng)背景龍城大橋同時(shí)具有63、主要問(wèn)題立項(xiàng)背景

設(shè)計(jì)、施工、使用及管理高度耦合人字形吊桿施力相干效應(yīng)顯著計(jì)算建模復(fù)雜，結(jié)果收斂困難施工及使用階段結(jié)構(gòu)安全性能

施工？設(shè)計(jì)？使用？63、主要問(wèn)題立項(xiàng)背景施工？設(shè)計(jì)7研究思路結(jié)構(gòu)理論分析數(shù)值仿真分析結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)受力性能與安全評(píng)價(jià)研究實(shí)橋施工監(jiān)控成橋荷載試驗(yàn)應(yīng)用驗(yàn)證成果7研究思路結(jié)構(gòu)理論分析數(shù)值仿真分析結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)受力性能研究實(shí)8技術(shù)路線—研究思路

8技術(shù)路線—研究思路9研究?jī)?nèi)容及結(jié)果分析空間主纜傾斜吊索組合結(jié)構(gòu)體系橋吊索張拉技術(shù)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)受力性能研究特殊狀態(tài)下結(jié)構(gòu)受力性能研究施工階段結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與安全評(píng)價(jià)使用階段結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全對(duì)策受力性能安全評(píng)價(jià)9研究?jī)?nèi)容及結(jié)果分析空間主纜傾斜吊索組合結(jié)構(gòu)體系橋吊索張拉技10主纜、斜拉索和斜吊桿采用索單元主梁和主塔采用空間梁?jiǎn)卧骼|以模型實(shí)測(cè)得到的初始安裝線形位置模擬分析方法理論與仿真分析（受力性能）10分析方法理論與仿真分析（受力性能）11理論與仿真分析結(jié)果（受力性能）纜索體系張拉技術(shù)12345678910121111理論與仿真分析結(jié)果（受力性能）纜索體系張拉技術(shù)1234512施工階段斜吊索力變化曲線（kN）第1批第2批第3批第4批理論與仿真分析成果（受力性能）12施工階段斜吊索力變化曲線（kN）第1批第2批第3批第4批13施工階段分纜力變化曲線（kN）理論與仿真分析成果（受力性能）13施工階段分纜力變化曲線（kN）理論與仿真分析成果（受力性14成橋狀態(tài)下斜吊索的恒載力與張拉力（kN）理論與仿真分析成果（受力性能）14成橋狀態(tài)下斜吊索的恒載力與張拉力（kN）理論與仿真分析成15模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）驗(yàn)證、校核設(shè)計(jì)和計(jì)算分析理論直接觀測(cè)大橋施工、使用階段的力學(xué)行為分析組合結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程試驗(yàn)?zāi)康?5模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）驗(yàn)證、校核設(shè)計(jì)和計(jì)算分析理16模型按1:20的幾何縮尺進(jìn)行設(shè)計(jì)模型全長(zhǎng)10.8m，邊跨3.6m，中跨5.7m，短跨1.5m主塔橋面上高度為1.85m，橋面寬2.0m模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）16模型按1:20的幾何縮尺進(jìn)行設(shè)計(jì)模型全長(zhǎng)10.8m，邊跨17杠桿加載系統(tǒng)就是將杠桿的一個(gè)作用點(diǎn)設(shè)置在主梁底下的槽道上（專(zhuān)為該試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作），另一個(gè)點(diǎn)設(shè)置在主梁的邊腹板上，而杠桿的另一邊加掛籃。杠桿加載系統(tǒng)的放大比設(shè)計(jì)為1：6杠桿加載系統(tǒng)（1：6）模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）17杠桿加載系統(tǒng)就是將杠桿的一個(gè)作用點(diǎn)設(shè)置在主梁底下的槽道上18TDS-602數(shù)據(jù)采集儀可一次測(cè)量1000個(gè)點(diǎn)采用彩色LCD觸摸屏各種圖形可實(shí)時(shí)顯示VisualLOGTDS-7130數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，可編制換算公式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）18TDS-602數(shù)據(jù)采集儀可一次測(cè)量1000個(gè)點(diǎn)Visua19試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容施工階段模型試驗(yàn)調(diào)整斜吊桿力試驗(yàn)單根吊桿受力試驗(yàn)使用階段模型試驗(yàn)更換斜拉索模型試驗(yàn)更換斜吊桿模型試驗(yàn)

試驗(yàn)測(cè)試于2006年6月20日開(kāi)始，共進(jìn)行兩次試驗(yàn)（總計(jì)223個(gè)工況，約8.2萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)）模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）19試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容施工階段模型試驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)試于2020施工階段模型試驗(yàn)結(jié)果11＃索夾z方向位移模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）20施工階段模型試驗(yàn)結(jié)果11＃索夾z方向位移模型試驗(yàn)研究結(jié)果211、主纜X方向位移（成橋）2、主纜Y方向位移（成橋）3、主纜Z方向位移（成橋）123模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）211、主纜X方向位移（成橋）123模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性22

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析可知：施工階段斜拉索力模型計(jì)算值與設(shè)計(jì)換算值變化規(guī)律一致，模型計(jì)算值與設(shè)計(jì)換算值吻合較好。

模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）斜拉索力（成橋）22根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析可知：施工階段斜拉索23更換斜拉索模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斷C3斜拉索斷C4斜拉索

試驗(yàn)結(jié)果表明，斷C3(或C4)斜拉索后，斜拉索索力發(fā)生明顯的索力重分布現(xiàn)象，分布規(guī)律為C3(或C4)斜拉索鄰近斜拉索索力值增加較大

模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）23更換斜拉索模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斷C3斜拉索斷C4斜拉索24更換斜吊桿模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斜吊桿力斷H13、H14斜吊桿力

試驗(yàn)結(jié)果表明，在斷H13、H14斜吊桿的力后，斜吊桿力發(fā)生明顯的吊桿力的重分布現(xiàn)象，分布規(guī)律為H13、H14斜吊桿鄰近斜吊桿力值增加較大，遠(yuǎn)離H13、H14斜吊桿的斜吊桿力值變化不明顯模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）24更換斜吊桿模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斜吊桿力斷H13、H14斜25項(xiàng)目

SSTSJ1SJ3SJ5SJ7SJ9SJ11北側(cè)實(shí)測(cè)值成橋值2.8046.9070.1080.4087.3093.0093.20斷吊桿2.8046.9070.1080.4085.3093.0093.20差值0.000.000.000.00-2.000.000.00南側(cè)實(shí)測(cè)值成橋值-0.3041.7061.3081.9088.6095.2089.70斷吊桿-0.3041.7061.3081.9086.7095.3089.70差值0.000.000.000.00-1.900.100.00

在斷H13、H14斜吊桿的力后，模型實(shí)測(cè)值的最大變化量為2mm（方向向上），發(fā)生在7#索夾處，主要是由于該處斜吊桿力被卸掉引起的。散索套及其余索夾Z方向位移的模型實(shí)測(cè)值基本沒(méi)有變化模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）25項(xiàng)目SSTSJ1SJ3SJ5SJ7SJ9S26調(diào)整斜吊桿力試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整順序?yàn)椋簝蛇呅钡鯒U→中間斜吊桿→兩邊斜吊桿試驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)整各斜吊桿的力值后，能夠?qū)崿F(xiàn)15根斜吊桿的分布形式與設(shè)計(jì)值相近，其余各斜吊桿與設(shè)計(jì)值相差較大試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，難度大

調(diào)整后斜吊桿力分布模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）26調(diào)整斜吊桿力試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整順序?yàn)椋簝蛇呅钡鯒U→中間斜吊桿→27單根吊桿受力試驗(yàn)結(jié)果卸載各索夾東側(cè)吊桿力，按兩吊桿力的合力值張拉西側(cè)斜吊桿----只允許同一索夾下單根斜吊桿受力張拉單根斜吊桿可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的索夾合力的分布方式，設(shè)計(jì)換算值與模型實(shí)測(cè)值吻合很好，設(shè)計(jì)換算值與模型實(shí)測(cè)值的偏差為7％左右試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，調(diào)整時(shí)間短，難度小單根斜吊桿受力（合力）模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）27單根吊桿受力試驗(yàn)結(jié)果卸載各索夾東側(cè)吊桿力，按兩吊28使用階段模型試驗(yàn)結(jié)果主要研究在活載作用下組合結(jié)構(gòu)體系橋梁的工作性能

滿載試驗(yàn)（主跨滿載、全橋滿載）偏載試驗(yàn)（主跨偏載、全橋偏載）

試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析從略模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）28使用階段模型試驗(yàn)結(jié)果主要研究在活載作用下組合結(jié)構(gòu)體系橋梁29主要研究?jī)?nèi)容施工階段安全評(píng)價(jià)使用階段安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全對(duì)策結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及安全對(duì)策研究29主要研究?jī)?nèi)容施工階段安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及安全對(duì)策研究30施工階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）實(shí)橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)構(gòu)不確定性分析施工期間安全評(píng)價(jià)采用層次分析法基于BP網(wǎng)絡(luò)的失效概率的估計(jì)方法30施工階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）實(shí)橋施工結(jié)構(gòu)不確施工期間采31施工階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）施工期結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)主要是主梁破壞失效風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于全橋施工風(fēng)險(xiǎn)來(lái)說(shuō)，吊索和斜拉索索力分布（散索套及索夾滑移等因素引起）、鋼鉸局部強(qiáng)度不足、支架失穩(wěn)、撐腳和軟牽引失效等為主要風(fēng)險(xiǎn)因素引起主梁破壞失效的主要風(fēng)險(xiǎn)因素是支架失穩(wěn)、吊索和斜拉索索力分布（散索套及索夾滑移等因素引起）、材料彈性模量、斷面尺寸等施工期安全評(píng)價(jià)確定0.0002為龍城大橋的的目標(biāo)失效概率

31施工階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）施工期結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)32使用階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）使用階段風(fēng)險(xiǎn)分析使用階段安全評(píng)價(jià)基于灰色變權(quán)聚類(lèi)法索夾滑移散索套滑移斜拉索及斜吊桿力主纜線形、損傷其他方面32使用階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）使用階段使用階段基于灰色變33使用階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）分纜力隨散索套滑移量的變化圖

33使用階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）分纜力隨散索套滑移量的變化34安全評(píng)價(jià)安全對(duì)策自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、管理、養(yǎng)護(hù)等方面入手，從源頭上對(duì)橋梁風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。風(fēng)險(xiǎn)控制基本原則為：預(yù)防整治相結(jié)合，以預(yù)防為主。結(jié)構(gòu)安全對(duì)策包括施工階段和使用階段加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素控制嚴(yán)格控制散索套滑移量重視結(jié)構(gòu)防腐加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)的定期檢查

余見(jiàn)研究成果與建議34安全評(píng)價(jià)安全對(duì)策35主要研究成果提出了自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁空間纜索合理成橋狀態(tài)和合理施工狀態(tài)的分析方法提出了空間主纜傾斜吊索自錨式懸索與斜拉組合體系橋吊索快速?gòu)埨夹g(shù)結(jié)構(gòu)分析方法提出了適合于多形式組合結(jié)構(gòu)、多材料的組合結(jié)構(gòu)體系橋梁模型試驗(yàn)技術(shù)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)35主要研究成果提出了自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁空間纜36主要研究成果通過(guò)模型試驗(yàn)，研究了組合結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程，分析并總結(jié)了施工過(guò)程結(jié)構(gòu)的受力性能和空間纜索線形變化規(guī)律進(jìn)行了多種施工（吊索張拉）方法模型試驗(yàn)，分析了結(jié)構(gòu)體系力的傳遞特性，總結(jié)了各施工方法的優(yōu)劣性基于模型試驗(yàn)結(jié)果，提出了關(guān)于設(shè)計(jì)、施工和管理方面的建議，并得到采納，成果應(yīng)用于實(shí)體工程施工階段受力性能36主要研究成果通過(guò)模型試驗(yàn)，研究了組合結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程，37主要研究成果更換斜拉索和更換斜吊桿受力性能通過(guò)更換斜拉索和斜吊桿模型試驗(yàn)，分析總結(jié)了組合結(jié)構(gòu)體系橋梁各部分構(gòu)件在換索（斜拉索和斜吊索）中的受力性能及幾何變化規(guī)律，并針對(duì)換索中出現(xiàn)的問(wèn)題提出了合理化建議，為將來(lái)實(shí)橋換索工程的實(shí)施提供了技術(shù)支撐

使用階段受力性能進(jìn)行了滿載和偏載作用模型試驗(yàn)，得到了各構(gòu)件的受力特性及索纜線形變化規(guī)律37主要研究成果更換斜拉索和更換斜吊桿受力性能通過(guò)更換斜拉索38主要研究成果結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及對(duì)策提出了基于層次分析法的自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的方法，明確了梁施工階段的主要風(fēng)險(xiǎn)模式和風(fēng)險(xiǎn)因素，為龍城大橋安全評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)建立了主要風(fēng)險(xiǎn)模式和風(fēng)險(xiǎn)因素下的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程，提出了基于BP網(wǎng)絡(luò)的安全評(píng)價(jià)方法，并用于龍城大橋施工階段安全評(píng)價(jià)與控制；提出了基于灰色理論的安全評(píng)價(jià)方法，可用于龍城大橋使用階段的安全評(píng)價(jià)與控制38主要研究成果結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及對(duì)策提出了基于層次分析法的自錨39主要研究成果以龍城大橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和安全評(píng)價(jià)結(jié)果為基礎(chǔ)，以已有橋梁風(fēng)險(xiǎn)控制措施為參考，提出了預(yù)防整治相結(jié)合，以預(yù)防為主的風(fēng)險(xiǎn)控制原則。針對(duì)施工階段人為、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)控等方面因素影響，提出了自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁施工階段結(jié)構(gòu)安全對(duì)策；從運(yùn)營(yíng)階段的管理、檢查、養(yǎng)護(hù)及維修等方面考慮，提出了使用階段的結(jié)構(gòu)安全對(duì)策39主要研究成果以龍城大橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和安全評(píng)價(jià)結(jié)果為基礎(chǔ)，40成果應(yīng)用與驗(yàn)證

自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁受力性能以及安全評(píng)價(jià)成果應(yīng)用于龍城大橋的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)控及實(shí)橋竣工荷載試驗(yàn)，完善了施工圖設(shè)計(jì)、優(yōu)化了施工工序、明確了監(jiān)控目標(biāo)手段、為制定、完善實(shí)橋竣工荷載試驗(yàn)方案提供了有價(jià)值的參考通過(guò)實(shí)橋施工監(jiān)控和成橋荷載試驗(yàn)對(duì)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證40成果應(yīng)用與驗(yàn)證自錨式懸索與斜拉組合結(jié)41主纜線形光滑流暢，空間效應(yīng)明顯主梁線形平順?lè)掷|力滿足設(shè)計(jì)要求組合結(jié)構(gòu)體系形成且穩(wěn)定施工監(jiān)控—實(shí)橋應(yīng)用41主纜線形光滑流暢，空間效應(yīng)明顯施工監(jiān)控—實(shí)橋應(yīng)用42荷載試驗(yàn)—實(shí)橋應(yīng)用42荷載試驗(yàn)—實(shí)橋應(yīng)用43施工監(jiān)控—驗(yàn)證分析主纜豎向位移通過(guò)施工監(jiān)控，除了對(duì)成橋主纜位移及斜拉索力進(jìn)行的驗(yàn)證外，還對(duì)成橋分纜力進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明模型試驗(yàn)值與實(shí)橋?qū)崪y(cè)值吻合較好，規(guī)律性強(qiáng)，驗(yàn)證了模型試驗(yàn)研究成果的正確性東側(cè)斜拉索力比較43施工監(jiān)控—驗(yàn)證分析主纜豎向位移通過(guò)44荷載試驗(yàn)—驗(yàn)證分析東側(cè)主纜豎向位移主跨跨中撓度（mm）左圖為成橋荷載試驗(yàn)值（主纜位移及主梁撓度）與模型試驗(yàn)值驗(yàn)證結(jié)果，通過(guò)成橋荷載試驗(yàn)，還將實(shí)橋?qū)崪y(cè)的分纜力、主塔偏位結(jié)果與模型試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證了模型試驗(yàn)成果的正確性工況

實(shí)橋?qū)崪y(cè)值模型試驗(yàn)值理論計(jì)算值備注對(duì)稱(chēng)加載

-44.7-45.9-51.4豎向位移44荷載試驗(yàn)—驗(yàn)證分析東側(cè)主纜豎向位移主跨跨中撓度（mm）謝謝！謝謝！長(zhǎng)安大學(xué)教授徐岳自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁受力性能與安全評(píng)價(jià)長(zhǎng)安大學(xué)教授自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁受力性能與安全47主要內(nèi)容立項(xiàng)背景研究思路研究?jī)?nèi)容及結(jié)果分析主要研究成果成果應(yīng)用與驗(yàn)證2主要內(nèi)容立項(xiàng)背景481、依托工程

本項(xiàng)目研究以京杭運(yùn)河常州市區(qū)段改線工程中的龍城大橋?yàn)楣こ桃劳?。龍城大橋是常州清涼路跨運(yùn)河大橋，主橋跨徑組合為：72+114+30m，中跨采用懸索結(jié)構(gòu)，主纜錨固于縱梁端部，另一端經(jīng)過(guò)次塔后散成7根次纜錨固于主塔；主塔邊跨設(shè)置5根斜拉背索，用以平衡主纜的拉力。是國(guó)內(nèi)首座自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁。立項(xiàng)背景31、依托工程立項(xiàng)背景49依托工程—立項(xiàng)背景

4依托工程—立項(xiàng)背景502、橋型特點(diǎn)立項(xiàng)背景

龍城大橋同時(shí)具有空間結(jié)構(gòu)、柔性纜索體系、組合體系(包括自錨式懸索與斜拉力學(xué)體系組合、鋼與混凝土不同材料組合及現(xiàn)澆與預(yù)制安裝不同施工方法組合)等特點(diǎn)，是一座力求反映歷史文化特色和現(xiàn)代化建設(shè)風(fēng)貌的城市標(biāo)志性建筑。

52、橋型特點(diǎn)立項(xiàng)背景龍城大橋同時(shí)具有513、主要問(wèn)題立項(xiàng)背景

設(shè)計(jì)、施工、使用及管理高度耦合人字形吊桿施力相干效應(yīng)顯著計(jì)算建模復(fù)雜，結(jié)果收斂困難施工及使用階段結(jié)構(gòu)安全性能

施工？設(shè)計(jì)？使用？63、主要問(wèn)題立項(xiàng)背景施工？設(shè)計(jì)52研究思路結(jié)構(gòu)理論分析數(shù)值仿真分析結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)受力性能與安全評(píng)價(jià)研究實(shí)橋施工監(jiān)控成橋荷載試驗(yàn)應(yīng)用驗(yàn)證成果7研究思路結(jié)構(gòu)理論分析數(shù)值仿真分析結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)受力性能研究實(shí)53技術(shù)路線—研究思路

8技術(shù)路線—研究思路54研究?jī)?nèi)容及結(jié)果分析空間主纜傾斜吊索組合結(jié)構(gòu)體系橋吊索張拉技術(shù)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)受力性能研究特殊狀態(tài)下結(jié)構(gòu)受力性能研究施工階段結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與安全評(píng)價(jià)使用階段結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全對(duì)策受力性能安全評(píng)價(jià)9研究?jī)?nèi)容及結(jié)果分析空間主纜傾斜吊索組合結(jié)構(gòu)體系橋吊索張拉技55主纜、斜拉索和斜吊桿采用索單元主梁和主塔采用空間梁?jiǎn)卧骼|以模型實(shí)測(cè)得到的初始安裝線形位置模擬分析方法理論與仿真分析（受力性能）10分析方法理論與仿真分析（受力性能）56理論與仿真分析結(jié)果（受力性能）纜索體系張拉技術(shù)12345678910121111理論與仿真分析結(jié)果（受力性能）纜索體系張拉技術(shù)1234557施工階段斜吊索力變化曲線（kN）第1批第2批第3批第4批理論與仿真分析成果（受力性能）12施工階段斜吊索力變化曲線（kN）第1批第2批第3批第4批58施工階段分纜力變化曲線（kN）理論與仿真分析成果（受力性能）13施工階段分纜力變化曲線（kN）理論與仿真分析成果（受力性59成橋狀態(tài)下斜吊索的恒載力與張拉力（kN）理論與仿真分析成果（受力性能）14成橋狀態(tài)下斜吊索的恒載力與張拉力（kN）理論與仿真分析成60模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）驗(yàn)證、校核設(shè)計(jì)和計(jì)算分析理論直接觀測(cè)大橋施工、使用階段的力學(xué)行為分析組合結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程試驗(yàn)?zāi)康?5模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）驗(yàn)證、校核設(shè)計(jì)和計(jì)算分析理61模型按1:20的幾何縮尺進(jìn)行設(shè)計(jì)模型全長(zhǎng)10.8m，邊跨3.6m，中跨5.7m，短跨1.5m主塔橋面上高度為1.85m，橋面寬2.0m模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）16模型按1:20的幾何縮尺進(jìn)行設(shè)計(jì)模型全長(zhǎng)10.8m，邊跨62杠桿加載系統(tǒng)就是將杠桿的一個(gè)作用點(diǎn)設(shè)置在主梁底下的槽道上（專(zhuān)為該試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作），另一個(gè)點(diǎn)設(shè)置在主梁的邊腹板上，而杠桿的另一邊加掛籃。杠桿加載系統(tǒng)的放大比設(shè)計(jì)為1：6杠桿加載系統(tǒng)（1：6）模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）17杠桿加載系統(tǒng)就是將杠桿的一個(gè)作用點(diǎn)設(shè)置在主梁底下的槽道上63TDS-602數(shù)據(jù)采集儀可一次測(cè)量1000個(gè)點(diǎn)采用彩色LCD觸摸屏各種圖形可實(shí)時(shí)顯示VisualLOGTDS-7130數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)，可編制換算公式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）18TDS-602數(shù)據(jù)采集儀可一次測(cè)量1000個(gè)點(diǎn)Visua64試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容施工階段模型試驗(yàn)調(diào)整斜吊桿力試驗(yàn)單根吊桿受力試驗(yàn)使用階段模型試驗(yàn)更換斜拉索模型試驗(yàn)更換斜吊桿模型試驗(yàn)

試驗(yàn)測(cè)試于2006年6月20日開(kāi)始，共進(jìn)行兩次試驗(yàn)（總計(jì)223個(gè)工況，約8.2萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)）模型試驗(yàn)—研究方法（受力性能）19試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容施工階段模型試驗(yàn)試驗(yàn)測(cè)試于2065施工階段模型試驗(yàn)結(jié)果11＃索夾z方向位移模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）20施工階段模型試驗(yàn)結(jié)果11＃索夾z方向位移模型試驗(yàn)研究結(jié)果661、主纜X方向位移（成橋）2、主纜Y方向位移（成橋）3、主纜Z方向位移（成橋）123模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）211、主纜X方向位移（成橋）123模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性67

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析可知：施工階段斜拉索力模型計(jì)算值與設(shè)計(jì)換算值變化規(guī)律一致，模型計(jì)算值與設(shè)計(jì)換算值吻合較好。

模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）斜拉索力（成橋）22根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與理論分析可知：施工階段斜拉索68更換斜拉索模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斷C3斜拉索斷C4斜拉索

試驗(yàn)結(jié)果表明，斷C3(或C4)斜拉索后，斜拉索索力發(fā)生明顯的索力重分布現(xiàn)象，分布規(guī)律為C3(或C4)斜拉索鄰近斜拉索索力值增加較大

模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）23更換斜拉索模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斷C3斜拉索斷C4斜拉索69更換斜吊桿模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斜吊桿力斷H13、H14斜吊桿力

試驗(yàn)結(jié)果表明，在斷H13、H14斜吊桿的力后，斜吊桿力發(fā)生明顯的吊桿力的重分布現(xiàn)象，分布規(guī)律為H13、H14斜吊桿鄰近斜吊桿力值增加較大，遠(yuǎn)離H13、H14斜吊桿的斜吊桿力值變化不明顯模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）24更換斜吊桿模型試驗(yàn)結(jié)果成橋狀態(tài)斜吊桿力斷H13、H14斜70項(xiàng)目

SSTSJ1SJ3SJ5SJ7SJ9SJ11北側(cè)實(shí)測(cè)值成橋值2.8046.9070.1080.4087.3093.0093.20斷吊桿2.8046.9070.1080.4085.3093.0093.20差值0.000.000.000.00-2.000.000.00南側(cè)實(shí)測(cè)值成橋值-0.3041.7061.3081.9088.6095.2089.70斷吊桿-0.3041.7061.3081.9086.7095.3089.70差值0.000.000.000.00-1.900.100.00

在斷H13、H14斜吊桿的力后，模型實(shí)測(cè)值的最大變化量為2mm（方向向上），發(fā)生在7#索夾處，主要是由于該處斜吊桿力被卸掉引起的。散索套及其余索夾Z方向位移的模型實(shí)測(cè)值基本沒(méi)有變化模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）25項(xiàng)目SSTSJ1SJ3SJ5SJ7SJ9S71調(diào)整斜吊桿力試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整順序?yàn)椋簝蛇呅钡鯒U→中間斜吊桿→兩邊斜吊桿試驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)整各斜吊桿的力值后，能夠?qū)崿F(xiàn)15根斜吊桿的分布形式與設(shè)計(jì)值相近，其余各斜吊桿與設(shè)計(jì)值相差較大試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，難度大

調(diào)整后斜吊桿力分布模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）26調(diào)整斜吊桿力試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整順序?yàn)椋簝蛇呅钡鯒U→中間斜吊桿→72單根吊桿受力試驗(yàn)結(jié)果卸載各索夾東側(cè)吊桿力，按兩吊桿力的合力值張拉西側(cè)斜吊桿----只允許同一索夾下單根斜吊桿受力張拉單根斜吊桿可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的索夾合力的分布方式，設(shè)計(jì)換算值與模型實(shí)測(cè)值吻合很好，設(shè)計(jì)換算值與模型實(shí)測(cè)值的偏差為7％左右試驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，調(diào)整時(shí)間短，難度小單根斜吊桿受力（合力）模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）27單根吊桿受力試驗(yàn)結(jié)果卸載各索夾東側(cè)吊桿力，按兩吊73使用階段模型試驗(yàn)結(jié)果主要研究在活載作用下組合結(jié)構(gòu)體系橋梁的工作性能

滿載試驗(yàn)（主跨滿載、全橋滿載）偏載試驗(yàn)（主跨偏載、全橋偏載）

試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析從略模型試驗(yàn)研究結(jié)果（受力性能）28使用階段模型試驗(yàn)結(jié)果主要研究在活載作用下組合結(jié)構(gòu)體系橋梁74主要研究?jī)?nèi)容施工階段安全評(píng)價(jià)使用階段安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全對(duì)策結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及安全對(duì)策研究29主要研究?jī)?nèi)容施工階段安全評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及安全對(duì)策研究75施工階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）實(shí)橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)構(gòu)不確定性分析施工期間安全評(píng)價(jià)采用層次分析法基于BP網(wǎng)絡(luò)的失效概率的估計(jì)方法30施工階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）實(shí)橋施工結(jié)構(gòu)不確施工期間采76施工階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）施工期結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)主要是主梁破壞失效風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于全橋施工風(fēng)險(xiǎn)來(lái)說(shuō)，吊索和斜拉索索力分布（散索套及索夾滑移等因素引起）、鋼鉸局部強(qiáng)度不足、支架失穩(wěn)、撐腳和軟牽引失效等為主要風(fēng)險(xiǎn)因素引起主梁破壞失效的主要風(fēng)險(xiǎn)因素是支架失穩(wěn)、吊索和斜拉索索力分布（散索套及索夾滑移等因素引起）、材料彈性模量、斷面尺寸等施工期安全評(píng)價(jià)確定0.0002為龍城大橋的的目標(biāo)失效概率

31施工階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）施工期結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)77使用階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）使用階段風(fēng)險(xiǎn)分析使用階段安全評(píng)價(jià)基于灰色變權(quán)聚類(lèi)法索夾滑移散索套滑移斜拉索及斜吊桿力主纜線形、損傷其他方面32使用階段—研究方法（安全評(píng)價(jià)）使用階段使用階段基于灰色變78使用階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）分纜力隨散索套滑移量的變化圖

33使用階段—研究結(jié)果（安全評(píng)價(jià)）分纜力隨散索套滑移量的變化79安全評(píng)價(jià)安全對(duì)策自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、管理、養(yǎng)護(hù)等方面入手，從源頭上對(duì)橋梁風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。風(fēng)險(xiǎn)控制基本原則為：預(yù)防整治相結(jié)合，以預(yù)防為主。結(jié)構(gòu)安全對(duì)策包括施工階段和使用階段加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素控制嚴(yán)格控制散索套滑移量重視結(jié)構(gòu)防腐加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)的定期檢查

余見(jiàn)研究成果與建議34安全評(píng)價(jià)安全對(duì)策80主要研究成果提出了自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁空間纜索合理成橋狀態(tài)和合理施工狀態(tài)的分析方法提出了空間主纜傾斜吊索自錨式懸索與斜拉組合體系橋吊索快速?gòu)埨夹g(shù)結(jié)構(gòu)分析方法提出了適合于多形式組合結(jié)構(gòu)、多材料的組合結(jié)構(gòu)體系橋梁模型試驗(yàn)技術(shù)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)35主要研究成果提出了自錨式懸索與斜拉組合結(jié)構(gòu)體系橋梁空間纜81主要研究成果通過(guò)模型試驗(yàn)，研究了組合結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程，分析并總結(jié)了施工過(guò)程結(jié)構(gòu)的受力性能和空間纜索線形變化規(guī)律進(jìn)行了多種施工（吊索張拉）方法模型試驗(yàn)，分析了結(jié)構(gòu)體系力的傳遞特性，總結(jié)了各施工方法的優(yōu)劣性基于模型試驗(yàn)結(jié)果，提出了關(guān)于設(shè)計(jì)、施工和管理方面的建議，并得到采納，成果應(yīng)用于實(shí)體工程施工階段受力性能36主要研究成果通過(guò)模型試驗(yàn)，研究了組合結(jié)構(gòu)體系的形成過(guò)程，82主要研究成果更換斜拉索和更換斜吊桿受力性能通過(guò)更換斜拉索和斜吊桿模型試驗(yàn)，分析總結(jié)了組合結(jié)構(gòu)體系橋梁各部分構(gòu)件在換索（斜拉索和斜吊索）中的受力性能及幾何變化規(guī)律，并針對(duì)換索中出現(xiàn)的問(wèn)題