缆索承重桥养护中的数字孪生模型
缆索承重桥是一种重要的桥梁类型,在国家交通枢纽领域中扮演着重要角色,设计使用寿命通常都超过100年。如果这种重要交通基础设施发生功能性丧失或倒塌事件,将带来严重的社会影响,最近发生的莫兰迪大桥倒塌事件就是一个反面教材。考虑到安全因素,悬索桥主缆必须进行拉力测试,但建议在30年后进行目视检测。为了从类似的案例中吸取经验、教训,防止此类事件的再次发生,学习和交流新的养护方法,纽约州交通厅桥梁管理局首席桥梁工程师Mahmoud提出了一种桥梁缆索剩余使用寿命的评估方法。他提出,桥梁在设计之初就应该开始储存和保留各种数据信息,因为在未来的100年间,这些数据可能将被许多人使用。如果在遇到问题时仅仅依靠由几个专家维护的现行信息管理和积累系统,这种局限性是显而易见的。
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无缝衔接提高桥梁快速施工可行性
随着全国对交通网络需求的持续增长,加之基础设施不断老化,美国亟需更换、加宽和新建桥梁结构等公路基础设施。但由于经济和人口的快速增长,另有快速项目交付时间的限制,交通规划者们在公路和桥梁系统改善方面所面临的压力越来越大。 在美国,许多结构工程项目的建设需要投入大量的前期设计和施工工作,故而导致项目的开发和施工工期较长。由于地基、下部结构、上部结构部件、栏杆和其他附件等结构的施工,需要大量劳动力且按照一定程序完成。因此,传统的桥梁建设和重建工程通常采用关键路径法。我们所需要的桥梁系统是:部件在场外制造并快速安装就位,并且保证正常交通。根据现场具体条件,使用预制桥梁系统,可以最大限度地减少交通中断,提高工作区安全性;最大限度地减少对环境的影响,提高可施工性,提升质量,降低全寿命周期费用。
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桥面铺装变形和高温问题的初探
泰州大桥跨江主桥为三塔两跨悬索桥,主跨2×1080m。为了解决长大跨径悬索桥钢桥面铺装的变形协调和高温稳定问题,泰州大桥在国内首次大面积采用了“下层3cm厚浇筑+上层2.5cm厚环氧”的刚柔复合型铺装方案(见图1)。泰州大桥经过近6年的运营,铺装总体状况良好,未出现明显病害,铺装车辙深度小于2mm,仅在铺装表面局部出现了少量细微裂纹。刚柔复合型铺装上面层采用刚性环氧沥青混凝土,环氧沥青混凝土的主要病害以开裂为主。为了有效防治泰州大桥刚柔复合型铺装的裂缝病害,运营管理方——江苏泰州大桥有限公司开展了运营状态下刚柔复合型铺装结构开裂机理、发展规律等性能研究,根据开裂层位,制定裂缝分级处治方案。同时,针对性地开发高强灌缝材料,开展全面的性能试验评价。
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减少海上结构的不利振动 被动控制法性价比更高
海底管道、海上风力发电机和浮动平台等海上结构可能存在各种恶劣外部荷载(例如风、海浪、涡旋脱落和地震)引起的过度振动。这些不利振动会降低结构的生产力,影响结构的可用性,甚至危及结构的安全性。因此,减少海上结构的不利振动至关重要。关于该领域已有大量研究,并且已经提出了各种各样的方法、技术。这些方法可大致分为两组,即被动控制法和主动控制法。主动控制需要外部电源来操作,这会对工程实践,特别是对在海上环境中的工程实践构成挑战,其中复杂的致动器以及额外的电源也容易出问题且成本高,并且在某些情况下,海底管道等工程非常难以实现。另一方面,被动控制装置无需外部电源,相对成本更低且使用更方便。因此,后者在海上结构振动控制中的应用更广泛。
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