1、城市双塔单跨悬索桥建设科研项目可行性研究报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月XX项目可行性研究报告建设单位：XX建筑工程有限公司建设地点：XX省XX市编制单位：XX工程咨询有限公司20XX年XX月58可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位：XX工程咨询有限公司资格等级： 级证书编号：（发证机关：中华人民共和国住房和城乡建设部制）编制人员： XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日目录第一部分、项目概述81）设计标准：92）本桥特点：10第二部分、科研项目建议11一、试桩承载力试验建议12二、焊缝无损检测第三方抽检项目建议16三、施工监控2、项目建议32四、大体积混凝土施工温度监控建议441 大体积混凝土施工温度监控的必要性442 温度监控工作组织体系及工作流程453 温度控制内容464 温度监测方法及仪器设备475 成果的提交48五、塔梁阻尼器、钢箱梁减振及吊索减振建议49六、鞍座滑移、温度场、正交异性板的疲劳、桥面铺装及防腐蚀系列研究建议571. 主缆与鞍座间抗滑移试验项目研究577.2. 主要研究内容、研究方法和关键技术指标81七、成桥荷载试验建议821 试验目的822 试验依据833 试验内容843.1桥梁实际状况检查843.2主桥静载试验843.3主桥动载试验873.4引桥静载试验883.5引桥动载试验894 拟投入仪器3、设备895 人员组织安排916 安全保障体系及环保措施926.1结构安全保障926.2试验车辆及人员安全926.3试验设备的安全926.4 环保措施92八、健康监测系统实施项目建议931. 研究的目的、意义932. 研究的国内外现状953. 研项目研究背景及总体思路974. 研究内容和方法985. 主要技术关键点和创新点995.1. 主要技术关键点995.2. 项目创新点1016. 预期达到的研究成果水平1026.1. 项目实施目标1026.2. 项目研究成果及水平1037. 其他建议1047.1. 运营期健康监测与施工监控结合1047.2. 建立小型试验系统105九、技术总结项目建议106十4、维修养护手册项目建议108第一部分、项目概述XX大桥为XX高亭牛轭至XX公路工程路线跨越XX航道的一座特大型桥梁工程，桥位起于XX高亭牛轭，跨海后于XX浪蓟碗登陆。XX大桥主桥为210580180m双塔单跨悬索桥，其中，牛轭岛侧锚碇为混凝土重力嵌岩锚，XX侧锚碇为混凝土隧道锚；桥塔采用钢筋混凝土多层门市框架，主缆为预制平行钢丝股法（PPWS）；加劲梁采用扁平流线型钢箱梁，正交异性桥面板，梁高3m，全宽27.8m（含风嘴）。1）设计标准：（1）桥梁等级：四车道一级公路特大桥；（2）车辆荷载等级：公路-级；（3）地震烈度：100年超越频率 4的场地地震水平向峰值加速度为0.201g（相当于基本烈5、度度）（4）设计时速：80Km/h；（5）桥面净宽：双向四车道，净宽210.5m，中间带：0.51.00.52.0m；行车道：223.7515.0m右侧硬路肩：22.55m，护栏：20.51.0m（6）设计水位：1/300频率洪水位3.1m（85国家高程）；（7）通航技术标准：通航等级：1000吨级杂货船兼顾现通客轮；通航水位：设计最高通航水位： 3.1m（85国家高程），设计最低通航水位-2.2 m（85国家高程）；通航净空：净高：最高通航水位以上不小于25.5米，净宽：单孔双向通航净宽不小于280.0米。（8）设计基本风速：桥位区10m高度处100年一遇10分钟平均最大风速44.35m/s6、。（9）设计基准期：100年。2）本桥特点：作为大跨度悬索桥，本桥具有以下特点：几何非线性效应显著：本桥具有主跨跨度大，结构行为表现为非线性大位移的特征，但各构件的应力并不大，均处于弹性范围内，不受材料非线性的影响，但几何非线性效应较为显著。温度敏感性较高：本桥跨度大，且横跨海峡，温度场沿顺桥向变化较大，温度对本桥施工及施工控制的影响将更为显著。温度变化将造成主塔塔顶高程、主缆水平力、主塔偏位及主缆线形变化，且相互影响，施工及施工控制过程需重点分析。地理位置特殊：本桥位横跨XX航道，地处海洋性气候环境条件下，施工过程中，受局部风影响明显，且大桥处于地震带，而悬索桥在架设阶段柔性特征明显，需要在7、施工控制过程中对结构施工阶段的抗风及抗震进行重点分析。结合本桥的一些其他特点，确定了这是一座难度大、技术领先的大型现代化悬索桥。第二部分、科研项目建议一、试桩承载力试验建议1 试桩的必要性公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）中规定：对于具有下列情况的大桥、特大桥，应通过静载荷试验确定单桩承载力。1）桩的入土深度远超过常用桩。2）地质情况复杂，难以确定桩的承载力。3）有其它特殊要求的桥梁用桩。XX大桥基桩数量较多，桩基设计承载力较高，桩的入土深度大部分超过常用桩，且地质情况复杂，根据本桥结构受力特点及桥位处的地质情况，为了保证桥梁结构的安全可靠、施工的顺利进行和工程的施工质量，8、在工程正式实施前需进行必要的工程试桩。另外根据已有的工程实践和试桩实例，地质情况和成孔质量对基桩的承载力有较大的影响。基桩设计承载力是在施工前根据提供的地质钻孔资料进行计算得到的，但实际施工时的地质情况与地勘报告资料会有一些出入，再加上施工工艺方面的影响（主要是成孔方式、泥浆指标的控制和清孔措施等），因此成桩后和桩基承载力有关的参数和钻孔提供的地质参数有一定的差异。因此有必要通过试桩，以期达到如下目的：主要是在该地质条件下对灌注桩在各类土层中桩侧摩阻力、桩端承载力、桩基竖向位移、单桩极限承载力和成桩工艺等进行试验和验证：（1）通过试桩验证工程地质勘察报告各土层的设计参数的合理性。（2）根据试桩9、结果为施工图桩基设计（优化）提供参考依据。（3）在试桩的基础上，进一步完善钻孔灌注桩施工工艺。2 试桩方案的选择传统的基桩静载荷试验方法有两种：堆载法和锚桩法。众所周知，传统静载是公认的确定单桩承载力最直观、最可靠的方法，但传统静载方法的加载能力有限，而且随着加载吨位的提高试验费用也越来越大。为了进行堆载试验，必须先进行试桩场地处理，配重运输道路的修建等，附加费用有时超过静载试验本身所需费用。同时传统的试验方法要消耗大量人力、物力和时间，配重的运输增加了道路的拥挤，污染了环境，大吨位堆载试验还可能产生伤亡事故，存在一定的危险性。若采用锚桩法试验，则在试桩施工的同时，为了提供试验所需反力，还要进10、行锚桩的施工，这不但加长了施工工期，也造成成本方面的大量浪费，非工程桩做锚桩的试桩试验后，锚桩还要采取措施进行处理，这也会造成经济和社会的负面效应。对于水上和坡地等特殊桩位处的试桩，其桩位处没有架设反力架或堆载平台的条件，传统静载法就难以满足承载力试验的要求了。自平衡试桩法（国外为Osterberg试桩法）解决了上述难题，通过利用基桩自身反力而达到加载激发侧阻、端阻的目的，节省了施工配合和试验时间，节约了试验经费，受到工程界的广泛欢迎；这种方法可以分别测出桩的桩侧摩阻力和端阻力与上下位移的关系曲线，便于明确两者的发展过程，对于桩基础进行可靠度设计时考虑和确定分项系数也是十分重要的。采用自平衡试11、桩方法，只需少量的测试和配合人员即可，既给施工提供了方便，同时还可以节约成本。结合本工程的特点，建议选择自平衡试桩法进行试桩承载力试验。3 业绩自平衡法试桩业绩工程名称数量及桩径（m）桩长（m）设计极限承载力（kN）实测极限承载能力（kN）XX阳逻长江大桥21.5924280043965441692030909天兴洲公铁两用长江大桥31.561.6165202745761.6185803539562.42005033421XX南太子湖大桥21.5452294035129452294038467哈尔滨松花江大桥2.0705000072562广东科韵北路跨广深铁路桥梁工程31.216584055812、716584062871558405331洛湛铁路新桥河特大桥31.0336964713137706884154877207860洛湛铁路文章河中桥21.053654269814259867239甬台温铁路瓯江大桥31.2559943410463599434997859943410424南京大胜关大桥2.07532357423501.5742053221480杭州湾大桥观光塔平台2.5984158051310孟加拉卡纳夫里三桥41.552.3/1565066/*12279874/*8038058.5/*123656郑州黄河公铁两用桥21.5802473634212702165931869平阳特13、大桥基桩承载力试验研究31.2565/9535宁德特大桥基桩承载力试验研究31.2539/11132瓯南特大桥31.2559/10463济宁市太白楼东路洸府河大桥21.555.1/2337993.1/3410411.055.08/16165济宁市梁济运河大桥11.583.3/23064福建厦漳跨海大桥标11.875.434600496001 3.0/2.598100000109600福建厦漳跨海大桥标22.0/1.658320002514968314302366113.0/2.551106000156121福建厦漳跨海大桥标12.0/1.6552728821955襄樊内环线汉江三桥41.55414、.5 /1851555 /2360155 /35418624400041500XX二七长江大桥11.276.93 /34170中朝鸭绿江界河公路大桥11.544.9220004118312.544.67000093406安徽望东长江公路大桥21.84826000339352000045613杭州城站高架候车室试桩承载力测试研究21.039.5110001527910431山西中南部铁路通道汾河特大桥试桩41.240113651286031.2561412526933武黄城际黄冈公铁两用长江大桥试桩21.850 /5416747 /50312合福铁路铜陵公铁两用长江大桥试桩11.0399648115、034611.25471033815922二、焊缝无损检测第三方抽检项目建议1、编制依据（1） XX大桥的有关设计要求及技术规范（2） 钢结构工程施工和验收规范（GB 50205-2001）；（3） 铁路钢桥制造规范（TB 10212-2009）；（4） 铸钢节点应用技术规程（CECS 235-2008）；（5） 公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件（JTT722-2008）；（6） 碳素结构钢（GBT 700-2008）；（7） 锌锭（GB/T 470-1997）；（8） 优质碳素结构钢（GB/T 699-1999）；（9） 碳素结构钢（GB/T 700-2006）；（10） 递进分配器16MPa16、（JB/T 8464-1996）；（11） 桥梁缆索用热镀锌钢丝（GB/T 17101-2008）；（12） 悬索桥预制主缆丝股技术要求（JT/T 395-1999）；（13） 一般工程用铸造碳钢件（GB/T 11352-2009）；（14） 公路悬索桥吊索（JT/T 449-2001）；（15） 压铸锌合金（GB/T 13818-2009）；（16） 合金结构钢（GB/T 3077-1999）；（17） 不锈钢热轧钢板和钢带（GB/T 4237-2007）；（18） 大型低合金钢铸件（JB/T 6402-1992）；（19） 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB/T 1134519817、9）；（20） 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级（GB/T 3323-2005）；（21） 无损检测 焊缝磁粉检测（JB/T 6061-2007）；（22） 无损检测 焊缝渗透检测（JB/T 6062-2007）；（23） 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（GB/T 8923-1988）；（24） 磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法（GB/T 4956-2003）；（25） 色漆和清漆、漆膜的画格试验（GB/T 9286-1998）；（26） 漆膜附着力测定法（GB/T 1720-1979）；（27） 铸钢件 超声检测 第1部分：一般用途铸钢件（GB/T 7233.1-2009）；（18、28） 铸钢件磁粉检测（GB/T 9444-2007）；（29） 铸钢件渗透检测（GB/T 9443-2007）；（30） 锻轧钢棒超声检测方法（GB/T 4162-2008）；（31） 磁粉检测（JB/T 4730.4-2005）。2、检测总体部署项目下设工地检测、工厂检测两个检测小组、一个安全管理员和一个档案管理员。各个检测组由组长负责检测任务的组织分配和仪器设备的维护保养。为确保各钢结构制造点的无损检测质量，各检测组至少应配备具有该项检测方法级检测资质且经验丰富的检测人员两名，并配备相应检测设备满足制造进度要求。安全管理员负责项目部安全内务的日常工作，制订X射线安全操作规程，报告发现的安19、全隐患，并实施安全措施。档案管理员负责对资料进行整理归档，做好内业资料，做到对任何数据和报告均有源可溯。3、实施方案3.1工作方案设计总体思路为了达到既定的质量目标、进度目标、安全目标等要求，结合以往丰富的工程经验，我们针对XX大桥钢结构材料检测和焊缝无损检测所用到的三种检测方法（超声波检测、X射线检测、磁粉检测）分别制定完备的检验规程、评级方法、强调对于钢结构材料的物理力学性能和化学成分，斜拉索质量检测、高强度螺栓检测，分别采用切合实际的设备及条件，保证检测人员持证上岗，保证检测结果的可靠性和及时性，采取ISO9000质量管理体系和HSE(健康、安全、环境)管理体系措施。针对XX大桥检测实际20、，从以下几个方面来实现钢结构与索结构试验检测工作保质保量地顺利完成：为保障检测质量，配备具有检测资质且经验丰富的检测人员，严格按照相关检测规范，相关仪器操作规程进行钢结构材料和焊缝检测，特别是严格按照XX大桥钢结构不同部位、不同类型焊缝的重要程度，按照规范要求进行评级。做到科学客观，严谨求实，保证钢箱梁结构焊接的质量。为保证工期，制定相应的钢结构材料和焊缝检测进度计划，并安排检测人员与监理方保持密切联系，确保钢结构材料和焊缝检测工作能及时进行，而不影响工程的施工进度。按照程序办事，在钢箱梁制造单位对材料检测和焊缝进行探伤检验合格，接到监理工程师通知后，我们立即安排检测人员进行工厂或现场的检测工21、作，并在24小时内向监理工程师书面反馈检测结果。在HSE(健康、安全、环境)管理措施上，严格按照站管理体系和ISO14001有关规定开展检测工作。严格控制无损检测工艺水平，严格执行工艺纪律，高空作业时采取相应的隔离措施和防止高空落物、坠落的措施。每个作业面都做到“工完料尽场地清、突出随干随清”。并有针对性的制定了一系列的环保硬性指标和管理措施。按照XX大桥工程设计图、检验标准及相关技术要求，对钢结构与索结构试验检测工作作出以下总体要求：（1）对于主要受力构件、关键断裂部位和受拉构件等部位的对接全焊透焊缝，应按10%X射线（RT），100%超声（UT），25%磁粉（MT）探伤。对厚板X射线应加强22、探伤能力，确保厚钢板探伤，如X射线能力不足时，对于t40mm板，X射线可用拖带试板替代。并在超声（UT）探伤中增加斜探头检测项目。（2）全焊透角接焊缝（包括单边坡口全焊透），应按100%超声（UT），25%磁粉（MT）探伤检查。（3）局部焊透角接焊缝，应按100%超声（UT），15%磁粉（MT）探伤检查。（4）填角焊缝，应进行100%磁粉（MT）探伤检查（5）抽查中发现超标缺陷，向其两端加倍延伸一个片位（30cm），既加倍抽查，若仍发现存在缺陷，应对该焊缝进行30100%的扩探，同时对该时期焊接的类似结构焊缝进行扩大比例抽查，抽查比例按实际分析产生缺陷的原因制定。（6）所有焊缝应在焊接完成后223、4小时，母材公称厚度大于40mm的焊缝必须在焊接完成48小时后，外观检查合格后进行无损检查。（7）钢结构试板及索结构检测按照合同数量、规范要求进行，及时取样、取样具有代表性；及时检测、检测具有准确性。3.2 钢结构抽检项目（1）材料复验及产品试板检测1）钢板原材料复验：共40组，进行拉伸、弯曲、冲击、五元素分析(Z向钢板做断面收缩率)检测。采用金属材料室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)、金属材料弯曲试验方法(GB/T232-1999)、普通碳素结构钢技术条件(GB/T700-2006)和其他相关标准规范进行。符合标准GB2975钢材力学及工艺性能试验取样规定。2）产品试板检测：共3组24、，拉伸、弯曲、低温冲击、硬度、超声和射线检测。按照金属材料弯曲试验方法(GB/T232-1999)、普通碳素结构钢技术条件(GB/T700-2006)、金属材料室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)和其他相关标准规范进行。（2）超声波检测超声波探伤是利用超声波能在弹性介质中传播时，在异质界面产生反射、折射和波型转换等特性来探测材料内部或表面缺陷的。焊缝中缺陷有裂缝、未焊透、未熔合、夹渣和气孔等，这些缺陷就是一种异质界面，超声波入射到缺陷表面就会产生反射波等。超声波检测焊缝内部质量就是利用工件中缺陷反射波来判定工件内部的缺陷情况。通过综合分析缺陷反射波的能量大小、波型、波幅、衰减状况及传播25、时间等参数，检出缺陷，并对缺陷所在的位置、缺陷相对尺寸作出判定。检测结果分析遵照中华人民共和国国家标准钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB 1134589）进行。适用于XX大桥钢结构对接焊缝对接接头和熔透角接焊缝（T型接头）、全熔透角接焊缝，检验技术等级对接焊缝B级，不熔透角接焊缝A级的超声波检测。采用标准铁路钢桥制造规则(TB10212-2009) ；钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB 1134589）。焊缝的超声波检测必须在焊接完成24小时后，母材公称厚度大于30mm的焊缝必须在焊接完成48小时后，外观检查合格后进行。斜探头移动区，为P1.252TK（式中：P-探头移动区26、,T-母材公称厚度,K-探头折射角的正切值），探头前后移动的范围应保证扫查到全部焊缝截面及热影响区。 检测纵向缺陷时，斜探头应垂直于焊缝中心线放置在检测面上，作锯齿型扫查，且略带旋转，扫查速度不应大于150mm/s，扫查的齿距在探头晶片直径件应有不小于10的重叠。检测横向缺陷时，在对接焊缝两侧边缘使探头与焊缝中心线成1020作两个方向的斜平行扫查，且灵敏度提高6dB。采用前后，左右，转角 ，环绕运动等方式以确定缺陷的位置，方向和区分缺陷波和伪讯号。危害性缺陷性质的估判：当缺陷反射波位于评定线及评定线以上的线性、体积、面状缺陷，应用A60、A45探头前后、左右、转角、环绕等扫查方法确定缺陷的平面27、深度、高度、位置、取向、反射特性、动静态波形再结合焊接工艺和方法、坡口形式、材料特性综合判定。必要时可采取其他无损检测辅助手段，如射线检测和磁粉检测或成像超声波检测等。缺陷的定量：位于定量线及定量线以上的缺陷进行幅度和指示长度的测定。缺陷波幅度测定：将探头置于最大缺陷反射波的位置，读出该波幅所在的区域。缺陷指示长度的测定：当缺陷反射波只有一个高点且位于区或以上时，用6dB法测定。当缺陷反射波又多个高点，且位于区以或以上时应以端点6dB法。焊缝质量等级评定a. 超过评定线的信号应注意其是否裂纹等危害性缺陷特征，如有怀疑时应采取改变探头角度、增加探伤面、观察动态波型、结合结构工艺特征做判定，如对28、波型不能准确判断时，应辅以其他检验做综合判定；b最大反射波幅位于区的缺陷，其指示长度小于10mm时按5mm计；c相邻两缺陷各向间距小于8mm时，两缺陷指示长度之和作为单个缺陷的指示长度；d最大反射波幅位于区的缺陷，根据缺陷指示长度按表2-3的规定评级；e最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为级；f最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者判定为裂纹等危害性缺陷的，无论其波幅和尺寸如何均评定为；g反射波幅位于区的非裂纹性缺陷，均评为级；h反射波幅位于区的缺陷，无论其指示长度如何，均评为级；i. 不合格的缺陷，应予以返修，返修区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复检。（3） X射线29、检测X射线探伤是利用X射线穿透工件时，由于缺陷与工件材料对射线的衰减作用不同，从而使胶片感光不一样，于是在底片上形成黑度不同的影像，据此来判断缺陷的位置、大小及缺陷的种类。检测结果分析遵照中华人民共和国国家标准金属熔化焊焊接接头射线照相（GB/T 33232005）进行。适用于XX大桥钢结构母材公称厚度为1025mm的铁素体钢对接焊缝检测技术等级B级的X射线照相。采用主要标准铁路钢桥制造规则(TB10212-98) 金属熔化焊焊接接头射线照相GB/T 33232005工业X射线卫生防护标准（GBZ117-2002）检测装置与胶片系统采用XXG2505X射线机（2台），XXG3005射线机（2台30、）天津V型工业射线胶片及配套的显定影液，铅箔增感屏透照方式：用K1.01的纵缝单壁透照法(B级)象质计的选用与放置：用Fe10-16线型象质计，应放在射线源一侧的工件表面且在被检对接焊缝有效评定区一端的1/4左右处。钢丝应横跨焊缝并与焊缝方向垂直，细丝置于外侧。X射线检测表面处理和检测时机当被检测对接焊缝表面不规则状态可能给辨认缺陷造成困难时，应对其进行适当处理，X射线检测必须在焊接完工24小时后，外观检测合格后方可进行。曝光参数的选定：当焦距为700mm时 不小于20mA.min，当焦距改变时可按平方比定律进行换算。管电压：根据试验制作的曝光曲线确定。 底片评定1） 评片条件底片评定应在光线31、暗淡的室内进行，观片灯的亮度应可调，灯屏应有遮光板遮挡非评定区。观片灯的亮度应能保证底片透过光的亮度不低于30cd/m2，尽量达到100 cd/m2。2）底片质量a.底片上标识影像应显示完整位置正确，不得有影响评定的水迹，划伤等。b.黑度D2.34.0c.象质计的识别，在底片对接焊缝影像黑度均匀区域内至少10mm丝连续可观。d.不同母材公称厚度的对接焊缝应满足的象质计数值见表2-5。3）底片的评级焊接接头质量分级根据缺陷的性质和数量，焊接接头分为四个质量等级。级焊接接头：应无裂纹、未熔合、未焊透和条形缺陷；级焊接接头：应无裂纹、未熔合和未焊透；级焊接接头：应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单32、面焊中的未焊透；级焊接接头：焊接接头中缺陷超过级者。a.圆形缺陷（长宽比小于等于3的缺陷）的分级。b.综合评级在圆形缺陷评定区内，同时存在圆形缺陷和条形缺陷时，应各自评级，将两种缺陷所评级别之和减1作为最终级别。（4） 磁粉检测磁粉探伤是利用被磁化的工件在其缺陷处形成漏磁场吸附磁粉显示缺陷的探伤方法。磁粉探伤能发现表面及近表面的裂缝、夹渣、气孔等缺陷，并能确定缺陷的位置、大小、和形状。检测结果分析遵照焊缝磁粉检验方法和缺陷磁粉的分级标准（JB/T60612007）进行。适用范围：运用于XX大桥钢结构熔透角接焊缝（T型接头）、角焊缝及U肋嵌补段对接焊缝的磁粉检测。采用主要标准铁路钢桥制造规则(T33、B10212-2009) 焊缝磁粉检验方法和缺陷磁粉的分级（JB/T60612007）磁粉检测仪：交流磁轭探伤仪（MP-A2L，4台），磁轭最大磁极间距上的提升力大于45N 磁悬液：罐装水性黑色慈悬液，慈悬液浓度1025 g/L。灵敏度试块：C-15/50被检测焊缝应在焊后24小时后，钢板厚度大于 30mm的焊缝必须在焊接完成48小时后经外观检测合格后方可进行； 被检焊缝表面应清洁，无油脂，铁锈，氧化皮，飞溅等影响缺陷判断的污物。采用连续磁化法焊缝上的每个检验部位应至少在相互垂直或近于垂直的两个方向上分别得到磁化。在检测工作中根据构件的不同可采用的磁化方式有以下两种： a.纵向磁化加横向磁化在34、垂直于焊缝走向和平行于焊缝走向的两个方向上分别进行磁化，先后次序不论。 b.交叉式磁化在与焊缝走向大致上成+45和45的方向上分别进行磁化，先后次序不论。施加磁悬液时，施加到被检表面的磁悬液应尽可能均匀分布，并利用载液的流动特性带动磁粉流动。在有漏磁场的地方形成磁痕，在没有漏磁场的地方全部离走。用灵敏度试片确定磁粉检测的综合性能及工件表面有效磁场强度和方向，有效检测范围，检测灵敏度等。磁痕记录：用数码相机照相。磁痕的分类：根据缺陷磁痕的形态，可以把缺陷磁痕大致分为圆形和线形两种。凡长轴与短轴之比小于3的缺陷磁痕称为圆形磁痕，长轴与短轴之比大于等于3的缺陷磁痕称为线形磁痕。磁痕的观察和评定：磁痕35、的观察应在磁痕形成后立即进行。磁痕应当在白光照射下进行观察，白光强度不小于1000 lx。用210倍放大镜来观察磁痕。在观察过程中应认真区分缺陷磁痕和非缺陷磁痕的差别，并对缺陷性质进行判别。用肉眼不能区分的磁痕，应当采用其他有效方法进行验证。缺陷磁痕分级。出现在同一条焊缝上不同类型或者不同性质的缺陷，可以选用不同的等级进行评定，也可以选用相同的等级进行评定。 评定为不合格的缺陷，在不违背焊接工艺规定的情况下，允许进行返修。返修后的检验和质量评定与返修前相同。（5）钢箱梁涂装的检测清洁度、粗糙度的检测, 油漆抽检复验, 漆膜厚度检查, 涂层附着力检查: 按工程量清单数量进行取样、抽检，按照钢结构36、工程施工和验收规范（GB 50205-2001）、铁路钢桥制造规范（TB 10212-2009）、铸钢节点应用技术规程（CECS 235-2008）、公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件（JTT722-2008）、涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级（GB/T 8923-1988）、磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法（GB/T 4956-2003）、色漆和清漆、漆膜的画格试验（GB/T 9286-1998）、漆膜附着力测定法（GB/T 1720-1979）和其他相关检测标准规范进行。3.3 索结构抽检项目（1）主缆锚固段铸钢锚锭件、主索鞍散索套、索夹铸钢件与附件等铸钢件检测按工程量清单数量进行取37、样、抽检，按照一般工程用铸造碳钢件（GB/T 11352-2009）、公路悬索桥吊索（JT/T 449-2001）、压铸锌合金（GB/T 13818-2009）、合金结构钢（GB/T 3077-1999）、金属材料室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)、金属材料弯曲试验方法(GB/T232-1999)、普通碳素结构钢技术条件(GB/T700-2006)、铸钢件 超声检测 第1部分：一般用途铸钢件（GB/T 7233.1-2009）、铸钢件磁粉检测（GB/T 9444-2007）、铸钢件渗透检测（GB/T 9443-2007）、锻轧钢棒超声检测方法（GB/T 4162-2008）、磁粉检测38、（JB/T 4730.4-2005）和其他相关检测标准规范进行。（2）主缆索股锚杯（索股锚头）、高强度镀锌钢丝、锌铜合金（锚头填料）：按照合同文件约定的相应检测数量进行取样、抽检，进行力学性能、化学分析、破断(极限)载荷、延伸率、弹性模量、合金铸体剖切分析和无损检测。按照、碳素结构钢（GBT 700-2008）、锌锭（GB/T 470-1997）、优质碳素结构钢（GB/T 699-1999）、碳素结构钢（GB/T 700-2006）、递进分配器16MPa（JB/T 8464-1996）、桥梁缆索用热镀锌钢丝（GB/T 17101-2008）、悬索桥预制主缆丝股技术要求（JT/T 395-19939、9）、一般工程用铸造碳钢件（GB/T 11352-2009）、公路悬索桥吊索（JT/T 449-2001）、压铸锌合金（GB/T 13818-2009）、合金结构钢（GB/T 3077-1999）、金属材料室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)、铸钢件 超声检测 第1部分：一般用途铸钢件（GB/T 7233.1-2009）、铸钢件磁粉检测（GB/T 9444-2007）、铸钢件渗透检测（GB/T 9443-2007）、锻轧钢棒超声检测方法（GB/T 4162-2008）、磁粉检测（JB/T 4730.4-2005）和其他相关检测标准规范进行。（3）吊索上、下锚具锚杯、叉耳螺母、销轴、高强40、镀锌钢丝、吊索静载试验检测：按工程量清单数量进行取样、抽检，按照一般工程用铸造碳钢件（GB/T 11352-2009）、公路悬索桥吊索（JT/T 449-2001）、压铸锌合金（GB/T 13818-2009）、合金结构钢（GB/T 3077-1999）、金属材料室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)、金属材料弯曲试验方法(GB/T232-1999)、普通碳素结构钢技术条件(GB/T700-2006)、铸钢件 超声检测 第1部分：一般用途铸钢件（GB/T 7233.1-2009）、铸钢件磁粉检测（GB/T 9444-2007）、铸钢件渗透检测（GB/T 9443-2007）、锻轧钢棒超声41、检测方法（GB/T 4162-2008）、磁粉检测（JB/T 4730.4-2005）和其他相关检测标准规范进行。特别要求：将一定形状和尺寸的试样放置于弯曲装置上,以规定直径的弯心将试样弯曲到所要求的角度后,卸除试验力检查试样承受变形性能。弯曲试验可在万能试验机上进行，试验机应具备下列装置：应有足够硬度的支承辊,其长度应大于试样的宽度或直径。支辊间的距离可以调节。具有不同直径的弯心,弯心直径由有关标准规定,其宽度应大于试样的宽度或直径。弯心应有足够的硬度。 厚度不大于4mm的试样,可在虎钳上进行弯曲试验,弯心直径按有关标准规定。 试验时用圆形、方形、长方形或多边形横截面的试样。弯曲表面不得有划42、痕。方形和长方形试样的棱边应锉圆,其半径不应大于2mm。弯曲试样长度根据试样 厚度和弯曲试验装置而定,通常按下式确定试样长度:L5a+150mm凡经加工的试样,其宽度、厚度或直径的尺寸偏差均为土1mm。金属弯曲试验结果评定方法：完好:试样弯曲处的外表面金属基体上无肉眼可见因弯曲变形产生的缺陷时称为完好。微裂纹：试样弯曲外表面金属基体上出现的细小裂纹,其长度不大于2mm,宽度不大于0.2mm时称为微裂纹。裂纹：试样弯曲外表面金.属基体上出现开裂,其长度大于2mm,而小于等于5mm,宽度大于0.2mm,而小于等于0.5mm时称为裂纹。裂缝：试样弯曲外表面金属基体上出现明显开裂,其长度大于5mm,宽43、度大于。-5mm时称为裂缝。裂断:试样弯曲外表面出现沿宽度贯穿的开裂,其深度超过试样厚度的三分之一时称为裂断。重点控制高强螺栓螺母的机械性能和斜拉索的冷铸锚连接处销轴化学成分。3.4抽检工程量清单1）钢结构抽检项目工程量清单序号检测项目检测内容单位检测数量1钢材原材抽检复验拉伸、弯曲、冲击、五元素分析(Z向钢板做断面收缩率) 组402产品试板（焊接的检测拉伸、弯曲、低温冲击、硬度、超声和射线检测 组43钢箱梁的无损检测（工厂）超声检测（UT）m320磁粉检测（MT）m5095射线检测（RT）张04钢箱梁的无损检测（现场）超声检测（UT）m磁粉检测（MT）m射线检测（RT）张54365钢箱梁涂装44、的检测清洁度、粗糙度的检测次1832油漆抽检复验批2漆膜厚度检查点110涂层附着力检查点32）索结构抽检项目工程量清单序号检测项目检测内容单位检测数量1主缆锚固段铸钢锚锭件检测力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测件12主索鞍散索套索夹铸钢件与附件主索鞍体力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测、渗透检测(左右1件)套1拉杆力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测、硬度检测件8垫圈力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测、硬度检测件16螺母力学试验、化学分析超声检测、磁粉检测、硬度检测件16主缆散索套（含上、下、基座）力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测、渗透检测套1索夹力学试验、化学分析、超声检45、测、磁粉检测、渗透检测套22隔栅组件力学试验、化学分析超声检测、渗透检测组13主缆索股锚杯（索股锚头）力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测、个40高强度镀锌钢丝力学试验、化学分析组6锌铜合金（锚头填料）化学分析组1索股静载试破断(极限)载荷、延伸率、弹性模量、合金铸体剖切分析缩值、锚具锚固性能、静载试验后合金分析次24吊索上、下锚具锚杯、叉耳螺母、销轴力学试验、化学分析、超声检测、磁粉检测、套40高强镀锌钢丝力学试验、化学分析组1吊索静载试验破断(极限)载荷、延伸率、弹性模量、合金铸体剖切分析缩值、锚具锚固性能、静载试验后合金分析次2三、施工监控项目建议1.施工监控的必要性XX大桥作为一座大46、跨度单跨双铰悬索桥，具有跨度大、空间效应明显、施工过程难度大等特点。其施工过程中存在几何形状变化大、温度敏感性大、施工误差较难消除、影响因素较多等特殊性。按照相关规范标准和设计要求，并结合桥梁具体的结构和施工特点，实施有效的施工控制是大跨度悬索桥成功施工的关键，也是施工质量和施工工程安全的保证。施工控制是随施工过程中的预测、实测、评估及反馈、再预测的循环控制逐渐实现的，它是将实用的结构现场测试技术和计算分析技术应用于施工，并结合施工过程形成结构评估、监测及反馈控制的安全及质量技术控制系统。通过施工现场的结构测试，跟踪计算分析及成桥状态预测得出合理的反馈控制参数，给施工过程提供决策性技术依据，也47、为结构行为安全控制提供理论数据，从而正确的指导施工，确保成桥线形与受力状态符合设计质量要求及施工安全要求。施工控制的核心内容是施工前模仿施工过程的预测计算，形成施工阶段各理想状态线形及内力控制数据，施工过程中进行监测，并对施工各状态控制数据实测值与理论值进行比较分析，进行结构设计参数识别与调整，对后续施工各阶段和成桥状态进行预测与反馈控制分析，对结构线形及内力（应力）进行监测及预警，防止施工中结构或构件出现过大位移和应力，确保施工朝预定目标顺利进行。施工控制实施也是桥梁运营中健康监测和设计、施工资料积累的需要。桥梁建成后由于多种原因会遭受损坏，而施工过程中的监控数据可以建立数据库，为桥梁运营阶48、段的养护提供可靠的原始依据，为桥梁健康监测提供对比数据库。施工监控中中积累了完整的监测数据，有利于桥梁资料积累和档案管理，而且可进一步开发利用档案，为以同类悬索桥设计、施工提拱依据。2.问题提出 结合大跨度悬索桥的主要特点及本桥结构特殊性，其施工控制较为关键，对大桥施工指导作用将更为突出。具体体现在如下几个方面：温度控制：本桥跨度大、跨数多，温度场沿顺桥向变化较大，且中塔为钢-混叠合结构，温度敏感性与边塔不同，塔顶高程亦不相同，温度对本桥施工及施工控制精度的影响将更为显著。几何非线性效应显著：本桥具有跨度大、跨数多、主塔高和主缆长及主缆重量大的特点，结构行为表现为大位移的特征，但各构件的应力并49、不大，均处于弹性范围内，不受材料非线性的影响，但几何非线性效应更为显著。抗风及抗震分析：悬索桥总体上为柔性结构，其在施工阶段由于主缆重力刚度尚未形成，结构柔性特征更为明显，鉴于桥梁的特殊地理位置，因此需要对结构施工过程中的抗风及抗震进行重点分析与控制。大桥施工控制：施工前进行理论计算确定空缆线形，使主缆在建成时达到设计目标线形；使结构在建成时达到合理的内力状态，这主要是指加劲梁和索塔的应力应不超过规范允许值；在施工过程中保证主梁、索塔、主缆、吊杆等应力在限值范围内，确保结构的安全。成桥健康监测：成桥健康监测作为施工控制的延续，施工控制成果将作为成桥健康监测的原始数据库，施工控制的温度、应力、后50、锚索股及吊索测试系统成桥后可直接用于成桥健康监测，保证运营状态监测数的连续性及完整性。3.施工控制内容及方法 大跨度悬索桥施工的基本程序是：锚碇索塔架设主缆挂设吊索安装加劲梁铺设桥面系附属构件等。对本桥而言，主缆和加劲梁的架设是施工关键环节，此工序施工过程中，索塔和缆上的荷载在不断变化，主缆的线形也随之变化，由承受本身自重的悬链线逐渐变成承受全部荷载的近似抛物线的曲线。为使悬索桥建成后其加劲梁和主缆均能达到设计线形，就需要在施工中进行严格控制。其施工控制内容大致有：（1）施工监控参数的选取：采用非线性分析软件，通过对影响结构行为的材料特性、几何形状特性、温度荷载、施工临时荷载等参数进行敏感性分51、析，得到各种参数对施工控制目标的影响量，根据实际施工可能出现的情况，确定主要和次要的施工控制参数。（2）施工监控计算：监控计算工作主要按施工前期预测计算、施工过程中的校核计算、偏差调整措施计算、成桥运营状态评估计算四个阶段进行。（3）施工监控监测：主要包括几何测量、温度场测试、应力测试、锚跨索股及吊索拉力测试。3.1 施工监控参数的选取 一般而言，主缆索股及吊杆材料弹性模量、加劲梁及二恒的重量、塔柱混凝土弹性模量、主塔塔顶空间位置、温度效应等参数对施工控制影响较大。而且，这几种参数的不确定性也较大，需要进行充分的试验和测量得到。架设前的主要施工控制参数：(1)主缆索股和吊索的下料长度；(2)加52、劲梁的制造和预拼装线形。其中，确定主缆索股下料长度的时间最早，需要有完整的钢丝弹模、线径、温变常数等测量数据，并尽可能准确的估计梁重及二恒等荷载重量；吊索的长度可根据情况在主缆架设过程中或架设完成后提供（预留一侧锚具后装）。架设过程中的主要施工控制参数：(1)塔顶预抬高值；(2)主鞍座和散索鞍预偏位；(3)锚跨索股张拉控制力；(4)基准索股和一般索股的架设线形；(5)吊索索夹空间位置；(6)吊索索力；(7)加劲梁的架设线形；(8)主塔偏位；(9)结构应力；(10)塔顶鞍座的顶推量和时机；(11)加劲梁铰结变刚结时机；(12)加劲梁的合龙工艺和时机。3.2施工监控计算内容及方法采用多人、多种软件53、的计算复核方式进行，提高计算精度，精确预测各影响因素对结构状态的影响系数和后续施工过程中的结构状态，并通过监控计算指导及优化后续施工工序，及时、有效地为施工提供指令，保证施工的精度及安全。3.2.1 施工前的预测计算施工前的预测计算是根据阶段施工前期收集的材料和荷载等参数，进行施工过程和成桥状态计算，得到初步的施工过程理论轨迹和架设前的主要施工控制参数。 （1）参数影响性分析计算由于各种原因限制，构件的实际重量、各支承点间的跨度、索长等参数可能会和最初拟定的参数有一定差别，为进行施工过程的重点控制，掌握参数变化对成桥内力及线形的影响，可以根据各参数变化影响量的大小把握控制重点，提前做好调整和准54、备措施。参数分析包括：索长、支承点跨度、索鞍、IP点高程及水平坐标变化、温度场、主缆弹性变形、主缆弹性模量、索塔刚度、构件重量、地球曲率、主缆水平力及施工临时荷载等参数变化对主缆线形、内力等施工控制目标的影响。（2）主缆、吊索无应力索长及加劲梁理论制造线形计算根据设计的成桥线形、成桥状态内力、主索鞍几何变化尺寸及散索鞍至前锚面索股构造细节，结合已完成的主塔、锚碇施工测量信息，计算主缆、吊索无应力下料长度和加劲梁理论制造线形。其中主缆索股的无应力下料长度及加劲梁理论制造线形作为架设前的施工控制参数提交，吊索的下料长度可作为初步加工时的参考。（3）主塔施工控制计算根据设计的成桥线形、成桥状态内力、55、对主塔施工过程进行计算，计算施工过程中主塔的控制应力、横向位移及竖向位移，提拱主塔预抬高量及横向预偏量，保证主塔施工的精度与安全。（4）锚跨索股张拉力计算根据主缆安装顺序，计算主缆锚跨索股的合理张拉力。既保证施工过程中索股在散鞍内不发生滑移，且与成桥状态索股拉力尽量相近，以使索股的安全系数相对较为接近。（5）索夹安装位置的确定主缆形成后，在空缆状态下安装索夹，由于空缆线形与成桥线形的差异以及施工环境与计算假定的差异，空缆时索夹位置并不处于成桥时的索夹空间位置。为保证成桥时吊索间距与设计一致且吊索处于竖直位置，需要精确计算在空缆状态下索夹的安装位置，并据此进行索夹安装放样工作。（6）加劲梁安装线56、形的计算加劲梁在工厂预制加工，吊装时需要根据理论计算及现场实测值确定加劲梁的安装线形，确定加劲梁拼装过程中临时铰处安装位置及时间，预测及分析临时铰的刚接时机及其对施工内力及线形的影响。（7）吊索索力计算根据设计图及施工方案，确定吊索在加劲梁吊装就位及成桥等各阶段的理论计算索力，并与各阶段相应实测索力值进行对比，确定施工过程中最不利索力发生的位置及时间，并采取必要的控制措施。（8）施工阶段主塔内力和塔顶偏位计算主塔成形后，在主体结构架设过程中，在临时荷载、各阶段施工荷载、塔顶不平衡水平力、塔身温差荷载组合作用下，主塔内力及塔顶偏位计算及预测，并与施工测量结果进行对比分析，保障主塔结构在施工阶段的57、安全。（9）鞍座预偏值、顶推值计算根据施工荷载实际情况、主塔变位、加劲梁及主缆线形测量结果，综合考虑结构安全及施工方便的情况，确定空缆架设、加劲梁吊装、二期恒载铺设等施工阶段对应的鞍座预偏值、鞍座顶推时间及顶推量。（10）施工过程主缆线形及内力计算根据梁段的架设顺序和二期恒载的铺设过程，计算主缆线形和内力变化的规律。（11）各施工阶段加劲梁内力和线形计算以设计的加劲梁内力及线形为目标值，根据施工各阶段监控测量结果，考虑施工临时荷载及温差影响，计算相应的加劲梁线形及内力值，并与实测线形及实测加劲梁线形进行比较，确保加劲梁吊装施工及连接成桥后的线形平顺，内力合理，结构安全。（12）局部细化计算整体58、计算无法计算结构局部受力状态，需根据结构具体特点，对局部重点受力区域进行监控细化计算，以便有效地与实测结果进行对比分析，保证施工的安全。（13）猫道架设监控计算猫道是后续诸多工况施工的便道，猫道的线形一方面影响丝股架设的方便性，另一方面作为主缆架设前期作用于索塔的施工临时荷载，猫道的架设精度在一定程度上影响到主缆的架设精度。猫道架设监控计算内容如下： 1）监控人员将根据锚碇的施工进度和上部结构施工的进度安排，对拟定的施工方案进行分析，提出具体的施工建议和控制参数，完善施工过程；2）计算架设猫道各跨承重索时塔顶的位移和主塔结构的内力状态； 3）计算猫道架设完成后，塔顶的位移与内力，并根据实测及计59、算合理调整空缆架设线形；4）猫道改挂时进行模拟监控计算，以得出猫道改挂对桥塔偏位、主缆线形的影响，并据此进行后续施工阶段的分析。3.2.2 施工过程中的校核计算施工后的校核计算是在施工过程中，根据实际的测试和测量结果对计算模型进行修正，并重新计算作为后续施工的依据。在前期进行多次反馈计算可以较早的修正计算模型，减小后期的预测计算误差修正计算模型的方法有许多，可以采用卡尔曼滤波、加权最小二乘法等，其目的是使预测结果与反馈结果的综合偏差最小。如果实测值与计算值有较大差异，需要分析原因并在后续施工过程中考虑采取适当的调整措施。3.2.3 偏差调整措施计算如果反馈值与预测值有较大差异，需要分析原因并在60、后续施工过程中考虑采取适当的调整措施。对于悬索桥，可调整的手段相对较少，较大的调整只能在索股长度、基准索股线形、吊索长度、铺装层重量等参数确定时实现。3.2.4 成桥运营状态计算根据各施工各阶段以及成桥状态的实测结果，利用非线性有限元程序，计算桥梁的成桥状态恒载内力和运营阶段荷载组合内力，并与设计成桥内力和线形比较，作出施工监控评价。3.3 监控监测内容及方法施工监测是对理论计算的检验手段，也是修正计算模型的依据，主要包括前期试验和测量数据的收集（索股钢丝弹性模量、吊索弹性模量、塔柱混凝土弹性模量等数据）和施工过程中的现场跟踪测试，是施工控制成功的保证，作用和意义重大。3.3.1监控监测内容及61、方法针对XX大桥的特点和控制难点，仅仅依靠传统监测方法来实现对桥梁结构的精确监测是不够，必须依靠多种手段，通过多种途径建立桥梁结构进行综合监测，才能有效地掌握桥梁结构在施工过程中的健康状态、安全性及可控性，从而为施工控制、大桥施工安全提供保证。在大桥施工监测系统中，宜将现代自动化监测技术与传统人工监测技术相结合的理念，实施监测方案。自动化监测系统实时采集桥梁结构的控制参数，预报结构的健康状态，为施工控制精确地进行各参数影响性分析及大桥安全施工提拱保证，也为大桥后期运营积累原始档案。人工监测技术是在各关键施工阶段对大桥结构行为进行测试，与自动化监测系统监数据相互复核，提高大桥架设精度，保证施工控62、制有效实施。（1）几何测量方面：本桥跨度大、两岸基站点人工测试受环境因素影响较大，宜采用多人相互较核测试并现代自动化测试的方式进行。（2）温度场测试方面：本桥跨度大，温度变化较大，温度测点较多，人工测度速度较慢，为及时、有效地监测大桥温度场的变化，以对线形测试结果进行温度影响修正，宜采用温度自动化测试采集系统对温度场进行实时监测。（3）应力测试方面：本桥跨度较大，人工测试较慢，为及时、有效的反馈大桥的应力，宜采用自动化测试传输与人工测试相结合的方式进行监测。（4）锚跨索股及吊索拉力测试方面：对于散索鞍后的锚跨索股，为保证锚跨索股力的精度及观测锚跨索股力在施工过程中变化规律，宜采用光纤光栅压力传63、感器和频谱法相结合的方式测量其索力，并与千斤顶张拖拉力进行较核分析，提高测试精度。（5）与后续运营监测联系紧密：对于大桥锚跨索股力、应力监测及温度监测系统施工监控完成后，将直接用于成桥运营监测系统。3.3.2 主缆锚跨索股张力测试主缆的初始状态（空缆状态）正确与否，是悬索桥施工成败的关键所在。对于边跨和中跨主缆的索力，可以通过矢高确定。对于散索鞍后的锚跨索股，采用光纤光栅压力传感器和频谱法结合测量其张力。频谱法是利用紧固在索上的高灵敏度传感器，拾取索在环境激励下的振动信号，经过滤波、放大、谱分析，得出索的自振频率，根据索的振动特性确定索力大小。对于短索,由于其弯曲刚度较大,为了提高测试精度,可64、采用力锤激振。光纤光栅压力传感器法是将特制光纤光栅压力传感器安装在部分索股张拉端，测试主缆的初始张拉力。这些传感器经过专门设计的，进行了镀铬处理，满足强度及耐久性的要求，还可用于长期健康监测。3.3.4 吊索索力测试加劲梁架设过程和二恒铺装结束后的吊索索力测量采用频率法进行。在加劲梁吊装阶段，每吊装完成6段梁后，对吊索索力进行测试；在吊梁完成后，对全桥吊索索力进行测试；在成桥状态，全部吊索张力，确定吊索实际恒载索力。3.3.5 主塔应力测试应力测试与施工同时进行，因而要求测试元件必须具备长期稳定性好、抗损伤性能好、埋设定位精确、方便及对施工干扰小等性能。根据以前测试经验和对国内元件及仪器综合分65、析比较，决定对主塔的应力测试选用钢弦式应变计。对于混凝土部分将其埋入测试断面的混凝土内，配合使用无应力计进行监测，对钢结构部分采用表面附着式钢弦应变计测量应力。检测仪器为配套的钢弦频率巡检仪。对于部分关键应测点，为配合后期健康监测的需要，采用光纤应变传感器进行自动化采集。3.3.6 加劲梁应力测试钢梁上的应力测试元件采用附着式钢弦式应力传感器和光纤光栅传感器，基座与钢板之间用点焊连接。3.3.7 温度场测试温度场的测试内容包括主缆、吊杆、加劲梁及主塔等各部分。在大跨径悬索桥的主缆施工过程中，温度的改变会引发悬索桥结构几何形状的较大改变。如索塔塔顶的高程与偏位，猫道承重索和主缆的垂度与线形等等，66、这些参数均对温度变化相当敏感。另一方面，在外界环境（日照、风、雨等）的变化时，温度场的分布也非常复杂，目前的理论分析手段还无法进行精确分析。因此，温度测量就显得尤为重要。在悬索桥主缆的施工期间应根据当时当地的实际情况，严谨地制定出测温方案，合适地选择测温设备及测温时间，准确地测量出结构的实际温度，为后续的温效分析打好基础。可参考悬索桥主缆温度场相关研究项目，通过对主缆径向不同区域温度分布的长期测试，形成了主缆截面温度分布的理论计算公式，结合本桥主缆温度场的实际测量成果，精确地用于本桥主缆温度效应的监测与分析。3.3.8几何线形测量上部结构的施工是悬索桥施工的关键阶段，需进行大量的施工测量及监控67、测量。为保证施工监控测量的精确及达到复核的目的，在施工测量控制网的基础上，加密上部构造局部测量控制点，且为便于测量结果比较及应用，监控测量按与施工测量同网、同基准点的原则进行，以提高测试精度。（1）塔顶偏位测试以塔封顶后在气温恒定、无日照影响时自由状态下的测量值作为初始值,各施工状态的测试值与初始值之差即为塔顶偏位。塔顶偏位是一项重要的状态指标，在主缆架设和加劲梁安装过程中需要经常观测。由于悬索桥塔顶偏位对结构线形及架设控制影响较大，因此建议塔偏测试采用人工测站与塔顶GPS自动监测相结合的方法进行，以便适时动态测试塔顶偏位。（2）主缆线形监测主要监测工作包括基准索股绝对垂度测量、基准索股相对垂68、度测量、一般索股架设阶段线形测量、测试索夹坐标测量及加劲梁施工阶主缆线形测量几个方面。（3）加劲梁线形监测加劲梁线形测试包括加劲梁顶面标高测量和加劲梁中线测量两部分内容。3.3.9 主鞍鞍座纵向预偏量测量主索鞍纵向偏位控制是加劲梁安装阶段施工控制的关键，需测量塔顶绝对偏位，用钢尺测量塔与鞍座的相对偏位。3.3.10 索夹位置监测索夹的定位在悬索桥施工中是相当重要的一环。索夹的位置准确与否将影响到结构的受力状态。因此，在施工过程中必须采取最佳的测量放样方法，精确地放样出各个索夹的位置，以确保索夹位置满足设计要求。4.立项建议本项目监控成果直接用于指导施工和为健康监测建立基础数据库，建议本桥关键部69、位的健康监测系统能在施工过程中建立，为大桥监测增加更多现代化手段，同时与人工监测相较核，及时完善建康监测系统。四、大体积混凝土施工温度监控建议1 大体积混凝土施工温度监控的必要性对于整体浇筑的大体积混凝土结构，在水泥在水化固结过程中,会产生大量的水化热；另一方面，混凝土是一种不良的导温材料，对于大体积混凝土而言，内部热量不易散发，会形成较高的水化热温升，高的可达40以上。在降温过程中，由于非均匀降温而受到自身约束和外部约束。自身约束是内部混凝土的相互约束，产生自生应力，外部约束是来自老混凝土或基础的约束，产生约束应力。自生应力和约束应力都是由变温引起的温度应力。大体积混凝土的温度应力往往会超过70、混凝土相应龄期的抗拉强度而导致结构产生温度裂缝。温度裂缝的产生不但影响到结构的承载力和设计效果，而且对结构的安全性和耐久性也有重要影响。所以，对大体积混凝土进行温度控制,防止温度裂缝的产生是建设、设计和施工方都极为关注，已经成为大型桥梁建设中必须面对并认真解决的主要课题。大体积混凝土工程施工过程中，在内部因素（温度收缩、水化收缩、弹性模量增长、抗拉强度增长）、外部环境条件（气温变化、风速、湿度）、基础约束条件及施工工艺等多种因素的共同影响下，可能产生三类裂缝：表面裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝。引起大体积混凝土结构开裂的因素很多，探究温度应力产生的根本原因，主要有以下四个方面：（1）水泥水化热的影响71、。由于水泥水化热和混凝土本身的导热性能较差，而形成较大的温差，产生温度应力（拉应力），当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便出现温度裂缝。（2）外界气温变化的影响。混凝土内部温度场是水化热的绝热温升、浇筑温度和结构的散热温度等各种温度的叠加。夏季施工时，浇筑温度和气温较高，内部的最高温升值也较高；冬季施工时，大气温度较低，表面混凝土的温度梯度很大，特别是气温骤降时容易形成“冷击”效应，引起开裂。（3）混凝土收缩变形的影响。混凝土的收缩变形主要有浇筑初期（终凝前）的凝缩变形、硬化混凝土的干燥收缩变形、自生收缩变形、温度下降引起的冷缩变形以及碳化引起的碳化收缩变形等五种。混凝土的收缩变形越大72、，收缩变形的分布越不均匀，产生的应力也越大。（4）约束条件的影响。混凝土结构在变形过程中，必然受到一定的约束，阻碍其自由变形。这种约束分外约束和内约束（自约束）。外约束指结构的边界条件，内约束指结构内部非均匀的温度场或收缩变形分布不均匀而产生的相互约束。混凝土因变形受到约束而产生拉应力，当拉应力超过其相应龄期的抗拉强度时，便引起开裂。为确保XX大桥主桥索塔承台和锚碇大体积混凝土结构的施工质量，必须根据工程的实际情况，准确进行温度预测，详尽地进行温度场和应力场分析，合理地制定温控方案，才能避免温度裂缝的产生。2 温度监控工作组织体系及工作流程大体积混凝土施工温度控制与业主、监理、监控和施工的各方73、均有着密切的关系，需要各单位的密切配合与通力协作。为此，在温度控制阶段，成立由大桥的建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和监控单位相关负责人组成的“温控管理工作小组”，负责温度控制工作过程中的总体协调工作及管理工作。大体积混凝土的施工温度控制是一个计算（预测）验证（调整）修正计算（预测）的系统工程，同时也是一个动态的目标控制问题。在开始施工之前，在全面了解实际工程概况（结构设计、基础地质条件等）、并取得相关资料（混凝土相关物理力学指标、环境气象资料等）的基础上，利用大体积混凝土施工温度控制程序（MIDAS/Civil），根据预定施工方案进行施工各阶段温度场分析及结构应力检算。依据结构应力检算74、结果，决定施工方案（分层、分块浇筑），拟定温度控制指标值，并合理确定应采取的温度控制措施及控制方案。实际施工过程中，根据温度监测的实测结果，不断调整计算取用参数，修正计算模型，并预测后续各施工阶段结构温度场及应力的变化趋势，调整、完善温控措施，从而实现施工的信息化及大体积混凝土的防裂。图2.1 Midas/Civil程序水化热计算模块界面3 温度控制内容大体积混凝土开裂在本质上主要是混凝土所承受的拉力大于混凝土相应龄期的抗拉强度。因此，为了控制大体积混凝土裂缝的发生和开展，就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身的抗拉强度这两方面综合考虑。为此，大体积混凝土结构的施工温度控制应从混凝土配合比75、设计阶段即着手开始进行，其主要内容为：（1）优化设计配合比，合理原材料选择；（2）优化施工工艺，加强施工管理；（3）采取降热、保温措施；（4）科学预测、准确监测。温度控制方法需根据气温（季节）、混凝土内部温度、结构尺寸、约束情况、混凝土配合比等具体条件确定。实际温控指标值将根据工程实际情况、规范要求和施工方案决策计算结果具体拟定。现初步拟定温控指标如下：（1）混凝土中心和表面温差小于25；（2）表面混凝土与空气最低温度之差小于20；（3）通过现场测试调整进水流量使温度应力有时间释放，以减少温度裂缝，保证降温速率不大于2.0/天。为此，温度控制的主要目标是使大体积混凝土内部的温度场变化按照预想的76、目标发展，具体可分为：（1）降低最高温升和最高温度峰值；（2）降低表面混凝土的温度梯度，降低内外温差，使混凝土内温度分布尽量均匀，并控制其温度梯度在允许范围内；（3）控制混凝土降温速率，以防出现冷击效应；（4）控制上下层温差，以防止可能出现的层间裂缝；（5）控制基础温差，以防止混凝土可能出现的贯穿性裂缝。4 温度监测方法及仪器设备对大体积混凝土进行温度场仿真模拟计算，是从理论上掌握大体积混凝土内部温度发展变化情况和温度应力的发展变化情况，实际施工中将会存在一定的差异，主要原因是计算模型中所取用的相关参数与大体积混凝土实际施工状态不可能完全一致，这就需要对施工过程进行监测，并将监测结果随时与理论77、计算及其结果进行比较、分析，及时调整参数取值、修正计算模型。温度测量主要内容包括：（1）施工体系测量施工体系测量涉及三个方面的主要内容：混凝土体系、环境体系及施工工艺相关内容。混凝土体系主要包括：配合比试验、绝热温升试验、弹性模量试验、抗压强度和劈裂强度试验等；环境体系主要包括：当地年气温、日气温、寒潮及风速等的变化规律分析，地基基础的稳定温度调查和分析、基础约束情况调查分析等；施工工艺的主体内容包括：实际施工中的总体施工方案、管冷方案、保温方案及混凝土浇筑方案等。（2）温度场测量为全面监测混凝土浇筑（分层）、养护过程中承台温度场的变化情况，温度测点的布置应具有代表性，做到既突出重点又兼顾全局78、，本工程的温度测点的布置形式将综合考虑承台和墩身的结构尺寸、施工方法、冷却水管的布置形式以及温度场模拟计算的结果等因素确定。最终测点布置将根据实际施工方案作适当调整。（3）环境体系温度测量环境体系温度测量包括大气温度、冷却水温度。大气温度测量包括当地季节温差、日气温、寒潮等变化规律的实测分析。选取代表性的冷却水管，在水管进水口、出水口及直线段中部安装温度传感器，测量冷却水的温度。环境体系温度测量与大体积混凝土温度测量同步进行。（4）监测时间和监测频率混凝土开始浇筑至及水化热升温阶段，每2h测量一次；层间间歇期，水化热降温阶段每天选取气温典型变化时段进行测量，每4h测量一次，直至大体积混凝土的内79、外温差下降到20以内，内部混凝土温度变化趋于平缓。（5）监测的仪器和设备温度测量采用JMT-36智能型温度传感器，测试灵敏度0.1，测试精度0.5，温度测量范围-40125，该传感器采用半导体材料制作，测量结果不受导线长度影响。测试仪器采用的JMT-512多点自动温度测试仪，该系统可任意配接1-8个AMT-64或AM-32多点自动温度集线箱组成32512个点的自动温度监测系统。系统的任意通道均可配接电压输出型的半导体温度传感器或其它电压型温度传感器，测试分辨率0.1，通过RS-232标准串行接口与计算机连接进行全天后自动温度监测。仪器配置无线传输模块后，通过移动通讯网络，可实现长距离的数据无线80、传输。5 成果的提交（1）在全面了解施工情况后，进行施工方案决策计算，并通过仿真计算确定总体施工方案（分层、分块）、温度控制指标值和温控措施、方案；（2）每阶段施工，提供温度实际测量结果，并提出相应的温控措施建议；（3）施工过程中，根据温度监测结果，对仿真模型进行修正计算；（4）现场温控工作结束后，提供温控总结报告。五、塔梁阻尼器、钢箱梁减振及吊索减振建议桥梁是交通运输系统的枢纽工程，是生命线工程的重要组成部分。地震、强风中桥梁的破坏将导致交通中断，使救灾工作难以进行或大大延缓，次生灾害加重，导致巨大的经济及生命损失。因此，对桥梁采取合理有效的抗风、抗震措施，保证桥梁结构在地震、强风中的安全和81、正常使用功能，对灾区的抗风抗震防灾、震后救援和恢复重建工作均具有重要的意义。历史上强风、地震造成大量的桥梁破坏。如1940年美国塔克马桥风毁事故（如图1）、兵库县南部地震中一座主跨485m的钢斜拉桥边墩上栓钉脱落、1999年9月台湾集集地震中一座2150m单塔斜拉桥塔柱在塔梁连接处发生严重开裂，并伴随保护层混凝土的剥落。 （a）主梁风致振动下失稳 （b）桥梁失稳垮塌图1 美国塔克马桥风毁事故大跨度悬索桥、斜拉桥抗风、减震措施，早期一般采用弹性索的方式，国内采用该方法的大桥包括:XX长江二桥、汕头海湾大桥、XX白沙洲长江大桥、芜湖长江大桥等。由于新的减震装置的出现，目前国内外新修建的及已通行的大82、部分大跨桥梁均安装了阻尼装置。如西堠门大桥、重庆鹅公岩长江大桥、南京长江第四大桥、桃花峪黄河大桥、江阴长江公路大桥、鱼嘴长江大桥、杭州江东大桥、湖南湘西矮寨特大桥、贵州坝陵河大桥等众多悬索桥均设置了不同形式的塔梁阻尼器、主梁阻尼器、吊索阻尼器等，美国金门大桥的抗震加固中亦增设了阻尼器。再如柳州红光大桥、XX长江二桥、XX天兴洲长江大桥、宁安城际铁路安庆长江大桥、荆岳长江公路大桥、嘉绍跨江大桥、宁波甬江特大桥、武黄城际铁路黄冈长江大桥、鄂东长江公路大桥、日本天建寺大法国的Brotone桥、美国Sunshine Skyway桥、日本Aratsu桥等众多斜拉桥梁均安装了或即将安装斜拉索外置式减振器，83、大部分亦同时设置了塔梁（主桥）阻尼器，且收到了良好减振效果。1.必要性现代桥梁高、大、轻、柔的特点导致其在风荷载、地震荷载、车辆荷载作用下，结构极易产生较大幅度的振动并引起结构局部疲劳破坏，同时也会产生影响行车舒适度与安全的变形和加速度，严重时甚至会导致桥梁的垮塌事故。大跨度桥梁作为重要的生命线工程，其破坏所产生的社会、经济、环境等损失十分巨大。如何提高大跨桥梁的抗风、抗震等动力学性能是桥梁建设中一个值得研究的重点。目前最常见抗风、抗震的措施就是在桥塔与主梁之间设置粘滞阻尼器，主梁内设置质量调谐阻尼器（TMD）或调谐液体质量阻尼器（TLMD），吊索索股之间安装粘滞阻尼器或采用并联索等。如图1.84、11.4。 图1.1 塔-梁粘滞阻尼器 图1.2 主梁质量调谐阻尼器（TMD） （a）四台减振器顺桥向放置的固定 （b）六台减振器横桥向放置的固定图2.3调谐液体质量阻尼器（TLMD） （a）设置粘滞阻尼器 （b）并联索隔架图1.4 吊索索股之间减振构造图最近几年来，在世界各新建大桥和老桥改造中都广泛的采用了这种新技术。它花钱不多，没有任何不良后果，对于新设计的桥梁，还可以节省开支。悬索桥中如西堠门大桥、重庆鹅公岩长江大桥、南京长江第四大桥、桃花峪黄河大桥、江阴长江公路大桥、鱼嘴长江大桥、杭州江东大桥、湖南湘西矮寨特大桥、贵州坝陵河大桥等众多悬索桥桥均设置了不同形式的塔梁阻尼器、主梁阻尼器、吊85、索阻尼器等，美国金门大桥的抗震加固中亦增设了阻尼器。本项目XX大桥主桥横跨越牛轭岛至XX间水道，桥位处东临东海，西靠大陆，属北亚热带南缘海洋性气候区，气候温和，四季分明，雨量充沛，季风显著，风速大，全年多大风，春季多雾，夏季多热带气旋（包括热带风暴、强热带风暴、台风）。大桥在强风和地震等外荷载的作用下极易发生桥梁的风致振动，造成行车不适、引起局部钢构件的疲劳损伤甚至破坏，因此大桥设置塔梁粘滞阻尼器、主梁内设置质量调谐阻尼器（TMD）或调谐液体质量阻尼器（TLMD），吊索索股之间安装粘滞阻尼器或采用并联索等以提高结构刚度与阻尼，达到减小XX大桥在强风、行车和地震作用下的振动响应，安装阻尼器后将有86、效减小梁端顺桥向、横桥向的位移峰值，并使其振动快速衰减。2.实施方案2.1 塔梁阻尼器实施方案粘滞阻尼器是一种用于安装在发生相对位移的桥梁构件之间，在缓慢施加的静态荷载，如温度、沉降荷载等作用下可自由变形，在快速作用的动态荷载，如地震、脉动风等作用下，产生阻尼力并耗散能量的振动控制装置。塔梁阻尼器结构包括油缸、油、管道系统、限位系统、密封系统等。塔梁阻尼器一般特点：（1）阻尼器对各种动力激励，如：脉动风、车辆制动力和车辆行驶等引起的不同频率、速度和振幅的振动均有良好的制动或阻尼作用。（2）阻尼器筒体外露表面采取耐蚀性优良的防腐措施，能够满足超过40年的使用寿命。粘滞阻尼器出厂检验内容包括：（187、） 外形测试：检查阻尼器其外形尺寸和外观，如有无漏油、油漆剥落、外壳损坏等。（2）耐压测试：阻尼器油缸和管道在设计阻尼力的1.5倍安全系数下，维持恒定油压1小时，不得有任何泄漏，试验需考虑温度影响。（3） 总行程测试。阻尼器的总行程满足设计值的要求；（4）慢速位移最大阻尼力测试。将阻尼器往复慢速运动至少三个周期，记录阻尼力和位移的关系。要求阻尼器不漏油，阻力不大于设计阻尼力的10%。（5）预载荷载与满负荷本构关系测试：将预载力分5级进行加载，直至最大预载荷载。然后将阻尼器以最大负荷（最大速度和最大位移行程）往复运动至少五个周期，记录阻尼力和速度的关系，要求实测力-速度滞回环曲线与理论值误差小于88、15%（供应商可根据试验条件确定最大负荷值，经设计单位同意后实施）。（6）疲劳能力试验。经过10000次以脉动风位移5mm，不低于2mm/s的速度，小于1Hz的频率循环试验后，观察密封系统是否漏油，用肉眼检查密封系统是否由于疲劳磨损引起退化，装置在第2个和第9998个周期的力学滞回曲线的变化应小于15%。供应商提交的产品需按照上述要求进行型式试验，进行上述试验的产品在更换阻尼介质和密封件，同时满足其他质量检验要求后，可以作为最终产品提交。阻尼器安装后，阻尼器自身的应力和变形直接反应了阻尼器减振效果，故可通过光纤光栅高精度应变传感器、磁致伸缩位移传感器分别对阻尼器身的应力和变形进行检测，结合时间89、微分等手段亦可检测速度、加速度、阻尼力等，以达到测试其减振效果的目的。同时预留了健康监测系统接口。对阻尼器的位移、阻尼力、油缸压力及振动频率和速度等参数作实时记录和跟踪，以保证阻尼器工作处于可控状态。结合桥梁动静载试验，加载过程中测试阻尼器位移与应变时程。通过分析得到阻尼器力-位移滞回曲线及力-速度关系曲线，得到阻尼器的减震效果。其监控用传感器布置如下图所示。图2.5 塔梁阻尼器监控用传感器布置示意图2.2钢箱梁减振实施方案抑制主梁因承受风荷载、行车及行人引起的振动主要措施主要有以下三种：结构措施、气动措施和机械措施。结构措施是通过增加结构的总体刚度改变结构的动力特性提高桥梁静动力稳定性措施，90、但这一做法在增加结构造价的同时，结构振动响应未必能得到有效控制。气动措施则以改善桥梁结构的气流特性从而减小激振外力的输入为目的，通过选择空气动力稳定性好的断面或在梁、塔断面形状复杂不能满足抗风要求时，附加某些装置(风嘴、分流板、导流板等)以减小气动力，从而减小桥梁结构的风致振动反应。但是，由于种种条件的限制，在实际应用中，不可能仅仅通过气动措施解决风致振动问题，时常需要采用机械措施。在机械措施的振动控制方法中，被动控制因其控制理论发展较早且较为成熟、性能可靠及造价远低于其它措施等有利因素，目前应用较为广泛。与主动控制等其它措施相比，该方法的缺点是减振效率相对较低。即在有效质量相同的情况下，其对91、主结构阻尼提升的幅值小于主动控制。但是，在主结构安装减振器空间不受限制且被动控制在适当安装质量比时能满足振动控制要求的情况下，该措施的优越性是其它方法所不能比的。质量调谐阻尼器（Tuned Mass Damper-TMD）是一种被动振动控制方法。其理论研究起源于1928年Ormondroyd 和 Den Hartog提出的动力吸振器的思想，起初应用于机械减振，1977年美国波士顿Hancock大厦及纽约花旗中心大楼安装TMD之后，TMD逐渐推广应用于土木工程的振动控制。TMD系统参数的优化算法随着其工程应用增多而不断向前发展。多重TMD（MTMD）控制结构振动的概念提出后，通过优化MTMD的刚92、度、阻尼和质量等不同参数可使其达到不同振动控制目标，如主系统响应最小目标、考虑主结构和减振器等综合响应最佳满意度目标等。控制理论的发展使TMD减振器具有更好的控制效果。TMD减振器分为三个型号，阻尼装置分别为油阻尼器、电磁阻尼器和摩擦阻尼器，水平减振采用油阻尼。调谐液体质量阻尼器（Tuned Liquid Mass Damper，简称TLMD），以小孔油阻尼来提供系统阻尼，低应力弹簧提供刚度，可以实现减振器阻尼和频率参数完全分离。该减振器通过利用并结合TMD和TLD（调谐液体阻尼器）的优点，提供减振效果。TLMD减振器的减振性能特点：（1）实现减振器阻尼与频率的完全分离，既方便调谐又大大提高参93、数稳定性；（2）在减振器使用温度范围内，实现其参数的相对稳定；（3）提高减振器耐久性，TLMD通过200万次疲劳检验。上述TMD及TLMD减振器已成功应用于京沪高铁南京大胜关长江大桥、京九铁路九江长江大桥等桥梁减振。其原理分别如图2.1、图2.2所示。 图1.6 TMD结构系统 图1.7 TLMD结构系统结合XX大桥主梁同时存在的竖向和水平方向减振需求，两个方向设独立减振器存在质量块浪费成本增加的问题。可采用双向TMD减振器，即在前述竖向TMD基础上，结合液体质量双调谐减振器（TLMD），将两者融为一体。该方案可将TLMD减振器整体质量作为竖向TMD质量块配重，节约成本的同时亦不降低抑振效果。94、其具体做法介绍如下：竖向TMD活动质量块不再做成实体，改为箱体，内部空腔中上部隔层安装水平抑振的TLMD减振器，下部空腔填充铁砂配重，同时可通过注沙孔和排沙孔调节空腔铁砂重量来调节系统频率参数。该双向减振器亦通过配置不同阻尼器分为三种型号，型号如前述TMD。结构简图如图2.3所示。图2.8 主梁向双向减振器（竖向与横向）2.3吊索减振实施方案可通过弹性支承减振架、粘滞阻尼器及通过辅助索等方式实现大跨度悬索桥的吊索减振。用连接器将并列的两根或4根吊索连接，可以增加索的刚度，提高吊索的振动频率。同时，由于每根吊索的特性不完全相同，辅助索使各吊索之间的运动相互制约，从而限制了单根吊索的大幅振动。六、95、鞍座滑移、温度场、正交异性板的疲劳、桥面铺装及防腐蚀系列研究建议针对本桥的特点，建议进行如下几项研究：鞍座滑移，温度场研究，正交异性板的疲劳研究，桥面铺装，防腐蚀研究等；1. 主缆与鞍座间抗滑移试验项目研究1.1. 项目研究的必要性悬索桥的主缆是桥梁的主要受力构件，主缆与鞍座之间的抗滑力不足会导致主缆在主索鞍上产生滑移，滑移后将改变悬索桥结构的整体受力状态，对结构的安全性产生威胁，此外，滑移会导致吊索状态发生改变，使竖直索变成斜吊索，结果改变了加劲梁的受力状态及吊索的内力，对结构产生不利影响。由于主缆是由数以万计的钢丝组成的相对松散的柔性结构，影响抗滑摩擦阻力的因素较多, 所以对实际结构进行抗96、滑力试验是非常重要的。主塔与鞍座的设计是结构设计的重点，为了给主塔、鞍座的设计提供必要的基础参数，使全桥的设计更加合理，必须进行主缆与鞍座抗滑移加载试验，以测定主缆与鞍座之间实际存在的摩擦系数，对不同的增加摩擦力的措施予以验证，提出增加摩擦力的有效方案，并对今后悬索桥鞍座的设计提供重要参考依据。1.2. 项目研究目标针对大桥主缆与主索鞍的抗滑移试验研究，主要目标有：（1）获得主缆与主索鞍的实际摩擦系数；（2）对影响主缆与主索鞍摩擦系数的因素进行分析，提出提高摩擦系数的有效方法；（3）对实际桥梁主缆滑移的影响因素进行分析，确定其主要控制因素，提出保证主缆与索鞍不滑动的措施。1.3. 主要研究内容97、及研究方法开展试验研究的主要内容：（1）主缆与鞍座之间的摩擦机理及实际存在的摩擦系数大小；（2）不同构造参数、不同材料、不同表面处理等对摩擦系数的影响；（3）鞍座内采用增加摩擦力的方法后，对主缆与鞍座之间摩擦系数产生的影响；（4）探索提高主缆与鞍座之间摩擦系数和的方法和保证主缆与索鞍不滑动的措施。主要研究方法：（1）理论研究1）通过国内外研究资料调研分析，了解类似悬索桥主缆与索鞍结构摩擦系数的研究成果，并对影响摩擦系数的因素进行归纳总结；2）对比XX大桥的实际情况，建立实桥整体和局部计算模型，对主缆与主索鞍的局部接触状态进行仿真计算和参数分析。3）进行主缆与主索鞍的摩擦机理分析，了解不同构造参98、数、不同材料、不同表面处理和接触条件等对主缆摩擦系数的影响；4）研究鞍座内增加改善主缆摩擦力的方法。5）研究保证主缆与索鞍不滑动的措施；（2）试验研究1）根据实桥鞍座和主缆的设计参数，在充分考虑加载条件，满足试验目的的前提下，采用相同的材料、制造工艺、表面处理进行主缆抗滑移模型和加载系统设计。2）在保证束股与鞍座接触应力与实桥接近的前提下进行模型试验，准确判断束股加载后是否滑移，并测试摩擦系数大小；3）更换模型主缆、对模型鞍座进行表面重新处理，在鞍座内增加软金属垫片后，重新进行试验，测试摩擦系数大小。1.4. 主要技术指标1）主索鞍摩擦系数大小；2）临界摩擦力；3）抗滑移安全系数。1.5. 项99、目所涉及主要技术的国内外发展现状、趋势以及知识产权状况的分析美国曾对乔治华盛顿大桥和福斯桥进行了实桥鞍座摩擦系数的测定，两座桥鞍座与主缆间的摩擦系数为0.3。室内主缆与鞍座摩擦系数试验中，美国特纳华河桥摩擦系数试验结果为0.190.21，日本关门桥为0.150.21，本四桥为0.160.44。日本在20世纪80年代对彩虹桥主缆与鞍座间的摩擦系数进行试验，结果显示：鞍槽表面打磨后与打磨后涂富锌底漆试验测得数值基本相同，平均为0.33。我国的阳逻大桥开展过三塔悬索桥中塔索股抗滑移试验，采用1束127丝直径为5.35mm的热镀锌钢丝，按照实际主鞍的一个鞍槽按1:1比例设计制作鞍槽模型。试验结果显示：100、鞍槽金属内表面的牡值平均为0.328；鞍槽表面喷锌后(锌层厚度200 pm)摩擦系数值为0.286。但前述的试验中多采用的一束索股进行的试验，不能模拟实桥中多索股之间受力情况。在2007年江苏省修建泰州长江大桥时曾开展过三塔悬索桥中塔主缆与鞍座间抗滑移试验研究.1.6. 本项目需要解决的技术难点和可能的创新点，及技术风险分析（包括技术障碍、解决途径及风险因素） 由于影响主缆与主索鞍的摩擦系数的因素很多，摩擦机理复杂，需要解决如何通过研究得出最佳的提高摩擦系数的方法及保证实桥主缆与索鞍不滑动的措施。模型试验中如何设计主缆、主索鞍模型和加载系统，以期能真实再现和准确模拟实际结构的构造、接触状态及受101、力大小，从而测定真实的摩擦系数大小是需要解决的技术关键。1.7. 项目的总体技术路线和可行性分析悬索桥的主缆与主索鞍的抗滑移试验研究的总体技术路线如下：（1）国内外研究资料调研，了解类似悬索桥主缆与索鞍结构的抗滑移研究成果，分析总结影响主缆摩擦系数的因素进行；（2）对比XX大桥的实际情况，建立实桥整体和局部计算模型，对主缆与主索鞍的局部接触状态进行仿真计算和参数分析；（3）进行主缆与主索鞍的摩擦机理分析，了解不同构造参数对主缆受力及其对主缆的滑移的影响；（4）进行主缆抗滑移模型设计研究，设计合理的试验模型结构和加载方法；通过准确判断束股加载后是否滑移，测试主缆与索鞍的摩擦系数大小；（5）对模型102、鞍座进行表面重新处理，在鞍座内增加软金属垫片后，重新测试主缆与索鞍的摩擦系数大小；并分析其对主缆与鞍座之间摩擦系数的影响；（6）研究不同摩擦系数大小对主缆与鞍座之间的滑移受力的影响，并找到合理的提高主缆抗滑移的构造措施，并通过试验验证。（7）撰写研究报告，提交业主评审。针对大跨度多跨悬索桥结构主缆与主索鞍抗滑移的试验研究工作，国内在泰州长江大桥上曾做过相关研究，本研究项目拟在其基础上进行更全面深入的研究，了解其抗滑移性能及改善措施。我单位开展过类似结构的模型试验工作，如2006年针对沙湾特大桥，我单位开展了斜拉索鞍座处主塔节段模型试验及斜拉索塔顶抗滑锚试验研究，2007年针对南昌洪都大桥开展过103、悬索桥主缆索夹抗滑移试验研究项目，具备相应的理论分析水平和试验水平。2. 悬索桥主缆温度场效应及影响研究2.1. 研究的必要性热胀冷缩是物体的一种基本性质，在工程中构件遇到温度的变化，其尺寸和现状将发生变化。在超静定结构中，由于构件受到相互制约而不能自由变形，将使其内部产生应力，这种因温度变化所引起的杆件内应力称为温度应力。工程中降低或消除温度应力的实例有：钢桥桁架一端采用活动铰链支座，铁路两段钢轨间预留适当间隙等，都是为了减少或预防产生温度应力而常用的方法。对于大跨径桥梁，在太阳辐射、大气日温度变化、风等组合影响下, 结构向阳面的温度值和背阳面温度值也在随时发生变化，可能会发生较大的温度变化104、。另外，由于桥梁结构有不同的构造系统和材料构成，各种构造和材料的热物性和热涨缩性能差异极大，太阳和环境作用在桥梁系统上引起非常复杂的温度场和温度效应。比如：钢材导热性能好,对环境温度变化比较敏感，而桥面铺装则导热性能和对环境温度变化较不敏感。悬索桥是以受拉主缆为主要承重构件的桥梁结构，现代的悬索桥多采用高强度镀锌平行钢丝作为主缆，主缆支撑在桥塔上，并锚固在主缆两端的锚碇处。在施工阶段，主缆为祼索状态，在成桥阶段主缆表面则具有防护构造。主缆在不同的状况下受垫形式将具有明显的差异。但无论施工阶段或成桥运营阶段，因太阳辐射、环境温度变化，主缆都将日夜或终年周而复始地与周围环境进行热交换形成自身温度场105、改变，从而发生不均匀的热伸长或缩短，悬索桥的线型、结构受力和结构变形也将受到温度效应的影响。按照传热学理论，主缆与环境的热交换、主缆自身温度场三维分布和变化的速率与许多因素有关，包括：主缆及防护构造的热物理性特性（表观热传导系数、表观热容量）、主缆的表面状况（表面积、灰度、吸收比等）、主缆的空隙率、主缆与大气的温差、大气的流动状态（自然对流或强制对流）、输入输出热量的性质（热辐射或热传导）、太阳辐照量和天气状况等有关。由于这些因素中的许多具有时变性和随机性，使得主缆中的温度场分布和变化异常复杂和不确定，也使桥梁工程上进行悬索桥主缆温度效应准确计算变得很困难，通常很难精确地确定温度效应对悬索桥施106、工、悬索桥受力和悬索桥安全性的影响程度。因此，很有必要开展对大跨度悬索桥主缆温度场及其效应的研究。对于桥梁温度场、温度变化及温度效应，国内外桥梁界一直较为关注，进行过大量的相关研究，但由于桥梁温度场及变化的原因受太阳辐射、风、云、环境因素、材料热物性、结构构造等多种因素影响，有些因素具有很大的随机性，桥梁温度场又为复杂的空间随机过程，进行温度场及温度效应研究需要涉及传热学、流体力学、太阳辐射理论、力学和有限元仿真理论等，过于复杂和难度很大，特别是很多研究都缺乏采用传热学理论和太阳辐射理论对桥梁结构系统的热物性参数及太阳辐射等进行系统的研究。XX大桥局集团XX桥梁科学研究院有限公司在进行重庆市鱼107、嘴长江大桥科研项目山区复杂环境大跨度悬索桥主缆温度场及效应研究过程中：“以重庆鱼嘴长江大桥工程为依托，借助传热学理论和试验技术、太阳辐射理论、大跨度悬索桥设计和计算理论，进行了主缆模型热物性参数试验研究，主缆模型环境作用下的温度场研究，施工阶段主缆温度场研究以及悬索桥主缆温度效应研究等工作。通过以上各项研究及综合分析，得到的主要研究成果如下：1）以传热学理论、太阳辐射理论、悬索桥设计计算和施工理论为基础，建立了山区复杂环境大跨度悬索桥主缆温度场及效应研究方法。2）在国内首次进行了主缆模型热物性参数测试，试验结果填补了国内试验研究空白，验证并丰富了国外相关的研究成果。3）通过同步测量太阳辐照度的108、方法，在国内外首次进行了环境作用下的主缆模型温度场试验研究。4）以太阳辐射作为主要热边界条件，建立了主缆温度场仿真计算模型，在国内外首次提出了一套悬索桥主缆温度场的普适计算方法，解决了主缆在复杂环境下的温度场无法准确计算的问题。5）进行了鱼嘴长江大桥各阶段（季节）温度场测试研究，得到了山区复杂环境下主缆温度场基本分布规律。6）对主缆温度变化造成的悬索桥各结构构件的温度效应,包括：变形、内力和应力，以及安全性和耐久性方面等, 首次进行了系统地研究。7）研究项目直接服务于鱼嘴长江大桥的架设施工，确保了施工安全和精度。总之，项目系统地研究了大跨度悬索桥主缆温度场及其效应，研究成果为悬索桥设计、施工和109、运营中的分析决策提供了技术支持和理论基础，也为桥梁界在温度场及其效应的研究方面积累了宝贵的技术资料。”2.2. 主要研究内容本项目借助传热学理论和试验技术、太阳辐射理论、大跨度悬索桥设计和计算理论，进行了主缆模型热物性参数试验研究、主缆模型环境作用下的温度场研究、悬索桥主缆温度效应研究、以及大桥施工阶段主缆温度场测试、研究和施工应用等工作。具体研究内容有：1）大桥主缆施工过程中的温度场测量和分析在主缆架设过程中，为了确保施工最终达到设计目标，需要对主缆进行有效的温度场测量。主要包括自动化温度采集系统研究应用以及主缆温度场规律的分析研究。2）主缆热物性参数测试进行主缆温度模型试验，针对不同的热物110、性参数，设计不同的试验测试方法，采取稳态测试技术和非稳态测试技术，对主缆各类热物性参数进行研究和测试。3）主缆索段温度场模型试验研究模拟主缆索股架设过程，测量主缆索股架设模拟试验中主缆断面温度场的分布；测试主缆断面温度场；对测量数据进行理论计算分析，研究主缆断面温度场分布规律；测试完整主缆断面（包括防护层）温度场分布，研究成桥状态下主缆温度场（包括防护层）分布规律，为温度场理论计算和效应分析提供试验支持。4）大跨度悬索桥温度场计算理论研究工程结构温度场的计算方法，一般有以下三种：一是按Fourier的热传导方程求解；二是近似数值解；三是运用半理论半经验公式求解。本项目综合以上三种计算方法进行计111、算，结合索段模型试验成果对主缆温度场分布计算模型参数进行修正，总结一套悬索桥主缆断面温度场分布可行、有效的计算方法，完善大跨度悬索桥主缆温度场的计算理论。5）大跨度悬索桥主缆温度效应研究研究悬索桥在施工过程中和成桥运营状态下由于温度变化对主缆线形、内力、对悬索桥索塔的受力以及锚跨索股张拉等方面的影响，确定如何根据实际温度按设计控制目标进行参数修正，指导施工；评估分析成桥后悬索桥在温度变化下的主缆线形和内力大小等情况；研究由于温度变化导致的主缆形状变化和主缆在鞍座处的倾角变化引起的局部次应力大小及其危害程度；研究主缆截面温度的不均匀性引起的主缆截面温度次应力，以及对结构安全储备和桥梁运营耐久性的112、影响。2.3. 研究的关键技术1）主缆温度场模型试验测试技术根据传热学试验理论，对非均匀构造的主缆热物性结构进行分析，解决了主缆热物性参数试验及测试的关键技术，针对不同的热物性参数，设计不同的试验测试方法，采取稳态测试技术和非稳态测试技术，获得了主缆准确的热物性参数。2）复杂环境下主缆温度场的理论计算方法通过同步测量太阳辐照度及环境作用下主缆模型温度场，建立了以太阳辐射作为主要热边界条件的主缆温度场仿真计算模型，提出了一套悬索桥主缆温度场的普适计算方法，综合提出了主缆在复杂环境下的温度场计算方法。3）大跨径悬索桥主缆温度场的自动采集与测量技术研发了一套温度自动化测试与采集系统，解决了温度场测量113、测点多、系统单次采集时间短、长距离数据传输、长时间持续测试、同步自动采集数据以及测量系统与计算机直接数据交换等技术难题。4）温度影响下的大跨度桥梁施工控制技术运用开发的温度测试系统对大桥各阶段（季节）温度场进行测试，详细研究主缆温度场基本分布规律，并将研究成果直接大桥施工，为桥梁施工提供了良好的技术支撑和施工指导，降低施工难度，桥梁施工完成后各项技术指标均能满足设计与安全运行要求。5）复杂环境下大跨度悬索桥主缆温度效应理论分析技术对复杂环境下温度变化造成的悬索桥结构构件的温度效应，包括主缆变形、内力和应力，以及主缆结构的安全性和耐久性等方面进行了系统地研究，分析给出了温度效应对主缆结构各项参数114、指标的影响大小，为悬索桥设计、施工及相关规范的制定提供参考。2.4. 项目研究的目标本悬索桥主缆温度效应研究项目，主要研究目标如下：1）研究测量系统中的难题，建立温度自动同步采集系统，并运用于现场主缆施工期间的温度场采集。2）在大桥桥梁施工阶段，对大桥各阶段（季节）温度场测试，详细研究主缆温度场基本分布规律，指导大桥的主缆施工架设，使桥梁竣工后各项技术指标均满足设计与运营要求，成桥线形吻合。3）根据传热学试验理论，对非均匀构造的主缆热物性结构进行分析，解决主缆热物性参数试验及测试的关键技术。4）同步测量太阳辐照度以及环境作用下的主缆模型温度场试验研究，以试验研究为基础，建立以太阳辐射作为主要热115、边界条件的主缆温度场仿真计算模型，为复杂环境下桥梁主缆设计、施工等提供了可靠实用的技术手段。5）系统地研究大跨度悬索桥主缆的温度场效应及影响，包括主缆变形、内力和应力，以及安全性和耐久性等方面，对我国同类桥梁的架设施工和后期运营维护具有参考价值。3. 正交异性钢桥面研究3.1. 研究的必要性正交异性钢桥面板的自重约为钢筋混凝土桥面板或预制预应力混凝土桥面板自重的1/21/3，所以受自重影响很大的大跨度桥梁，正交异性板钢箱梁是非常有利的结构形式。钢桁梁结构的正交异性桥面板是纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。顶板、U肋、纵梁、横梁的几何参数和构造设计直116、接影响钢桥面的受力性能、抗疲劳性能、承载能力以及桥面板的刚度。因同时承受三个体系的作用，受力复杂；因剪力滞后效应、局部轮压作用、结构构造突变等造成应力变化梯度大、应力集中严重、双向应力状态；加上焊接因素和车辆局部冲击等，结构构造的静力安全性、抗疲劳能力有必要进行针对性的研究。总之，尽管我国在大跨度斜拉桥上已较多的采用正交异性钢桥面，但我国在钢桥面系理论和试验研究方面还比较薄弱，设计中缺乏相关的规范条文，存在许多问题需要解决，已建桥梁钢桥面系出现了诸多病害。鉴于正交异性钢桥面系在受力、抗疲劳性等方面的难点，开展如：钢箱梁剪滞效应、正交异性板构造设计参数优化等方面的研究，针对性的解决设计、施工和运117、营中的问题，对于提高桥梁的安全性、耐久性、降低桥梁的造价具有十分重要的现实意义与经济价值，研究成果即可应用于XX大桥主桥结构优化设计，也可为制定相关的规范提供依据。3.2. 研究目的已有的资料调查表明，正交异性钢桥面系在设计、施工和运营过程中出现的病害和需要完善的方面包括：1）现行规范中不包括正交异性板的设计规定。正交异性板承受三种体系的作用及由于构造和焊接等引起的应力场较为复杂，需要进行正交异性板应力场和正交异性板设计参数优化研究。2）正交异性板构造设计难度大、焊接质量不易保证，在重复的荷载作用下，容易引起疲劳损伤，已经有多座桥梁的正交异性板发生疲劳开裂的状况。而现行我国公路和铁路桥梁疲劳规118、范的检算都建立在典型构造细节单向受力疲劳试验基础上，规范中也缺乏对疲劳荷载谱的规定。因此，需要开展公路桥梁荷载谱及应力谱研究，以及正交异性板复杂构造双向应力疲劳试验和研究。3）正交异性板是由纵横加劲肋与盖板组成，纵向与横向刚度不同，造成正交异性板的受力与变形不均。研究表明桥面铺装的耐久性与正交异性整体桥面刚度及分布息息相关，设计上往往通过增加顶板的厚度来改善桥面铺层的受力，此举增加了钢材的用量，增大了桥梁建设的造价。因此，需要结合桥面铺装设计进行正交异性板构造参数研究。3.3. 研究内容和方法研究内容将分为以下两个主要方面展开：1）正交异性板构造设计参数研究；2）钢桥面正交异性板疲劳性能研究；119、3.4. 正交异性板构造设计参数研究本项研究以有限元仿真计算为主，配合必要的模型试验。项目将基于对国内外规范、相关设计和研究资料进行深入而广泛的检索和调研，对已经存在的成果进行分析归纳整理的基础上开展。（1）对国外特别是BS5400规范相关条文进行深入细致的研究。（2）建立XX大桥整体有限元模型，及建立选取受力最大或具有代表性的典型构造参数组合的正交异性板有限元局部模型，分析各典型构造在各组合荷载作用下的在各种体系下的应力与变形，研究正交异性板在不同受力体系下的力学行为，研究各构件设计参数的力学特性合理区间。通过修改正交异性板的各项参数，得出各种参数之间的相互关系，判断影响正交异性板受力与变形120、最灵敏的设计构造参数，优化各种参数之间的关系。（3）建立典型构造参数的正交异性板有限元计算模型，通过模拟局部轮压的作用，并考虑桥面铺装的影响因素，进行不同位置和形式的加载，结合桥面铺装设计及耐久性研究，进行正交异性板及桥面铺装的受力行为研究。（4）进行正交异性板力学性能、焊接工艺、材料经济性和使用效能等综合研究。确定正交异性板构造参数优化目标，利用多目标优化分析和有限元数值分析方法对正交异性板的各项参数进行优化分析，通过对正交异性板的各种参数的分析，得出各种参数之间的相互关系，判断影响正交异性板受力与变形最灵敏的参数，优化各种参数之间的关系。（5）制作几种典型参数组合下的正交异性板及桥面铺装模121、型进行针对性的模型实验，验证理论计算的正确性和修正计算参数，完善正交异性板数值分析理论.（6）为XX大桥主桥正交异性板设计提供优化建议。4. 正交异性板疲劳性能研究正交异性钢桥面板的疲劳性能也格外令人关注。原因是：第一，正交异性钢桥面板疲劳开裂的事例已在许多国家的钢桥中出现；第二，正交异性钢桥面板直接承受车辆荷载的反复作用，各部位的应力影响线长度短，车辆引起的应力循环次数比一般部位要多；第三，正交异性钢桥面板的应力状况复杂，还有许多现场拼接接头、焊接质量不易保证等问题。多年来，国内外学者对钢桥力学性能及疲劳性能进行了深入研究，并取得了不少成果。通过大量试验的研究，很多国家和地区都有了各自的疲劳122、设计规范，如英国规范BS5400，欧洲规范EUROCODE 3，美国规范AASHTO LRFD等等，其中AASHTO已经包含了具体的设计条文针对正交异性钢桥面，但这对于实际工程设计和应用来说是远远不够的。XX大桥主桥钢桁梁正交异性板结构构造复杂，复杂应力下的疲劳试验研究有较强的紧迫性和较高的理论意义。本部分研究内容及方法为：1）根据项目工程可行性报告或选择典型的类似桥梁进行车辆荷载调查，调查、实测和统计分析桥梁车辆交通流量和车重；2）根据调查、实测和统计分析结果建立车重概率模型；采用泊松过程建立车队模型辆各种车辆的荷载模型；3）根据车重概率模型和车队模型，采用蒙特卡罗理论模拟随机车队荷载作为疲123、劳设计荷载；4）根据XX大桥主桥正交异性板的特点，利用大型通用有限元程序ANSYS构造有限元模型，采用疲劳荷谱进行加载，计算正交异性板应力场，进行行车辆荷载下正交异性板应力场研究； 5）采用雨流计数法计算正交异性板关键构造细节的应力幅及拉应力和拉压交替应力循环次数；6）根据国内外有关规范和研究成果，进行不同应力层次的节点构造细节抗疲劳能力分析。7）采用理论与实验相结合的研究方法，进行正交异性板双向应力下疲劳破坏理论研究。根据实桥正交异性板的特点设计典型构造的双向受力疲劳试验模型，对试验模型进行受力分析，确定疲劳试验模型的最终形式并制作模型。采用与实桥完全相同板厚的钢板、焊接材料、连接工艺制作模124、型。按计算得到的疲劳应力幅，对典型构造细节疲劳试件进行200万次双向受力循环加载，确定其疲劳破坏形式、疲劳极限，研究正交异性板在复杂应力作用下的疲劳性能，验证理论研究结果的正确性。8）根据构造细节的评估结果和疲劳试验结果，对正交异性板的构造细节的设计提出改进建议。9）根据现有的双向应力疲劳理论，对正交异性板疲劳破坏机理进行理论探究，建立适合桥梁工程的简化双向应力疲劳极限计算模型。10）对正交异性板构造细节的设计提出改进建议，完善我国大跨度桥梁荷载谱。5. 钢桥面铺装耐久性研究5.1. 研究的必要性桥面铺装是大跨径钢桥建设中的一项关键技术，是桥梁行车系的重要的组成部分，它的好坏直接影响到行车的安125、全性、舒适性、桥梁耐久性及投资效益和社会效益。由于桥面铺装直接铺设在正交异性钢板上，在行车荷载、风载、温度变化及钢桥面局部变形等因素影响下，其受力和变形远较公路路面或机场道面复杂。因而对其强度、变形特性、温度稳定性、疲劳耐久性等均有更高要求。我国很多的正交异性钢桥面板上的铺装层在通车运行一到两年后，出现横向、纵向裂缝、推移、拥包、车辙等现象，严重时，铺装层和钢板在沥青混合料和防锈涂层之间的粘结力丧失，出现碎裂、脱落。到目前为止，我国正交异性钢桥面铺装设计与施工还未完全取得成功，仍是大跨径钢桥亟待解决的关键技术之一。 影响正交异性板钢桥面铺装层的主要因素有：正交异性板桥面板的结构及力学特性、气候126、环境条件、交通荷载特点。1）正交异性钢桥面板是纵横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。其内力分析复杂，制造施工要求较高。两种不同形式的纵横加劲肋其构造形式不同，适用范围、结构受力性能也不同。对于横肋或横隔板的不同结构形式，也影响到钢桥面的受力特性，对于这些受力性能还缺乏深入的研究。正交异性钢桥面本身变形、位移、振动等都直接影响铺装层的工作状态，特别当重载车辆荷载作用下，位于纵向加劲肋、横向加劲肋与桥面板焊接处出现明显的应力集中，这导致铺装层受力更杂复、更不利。2）我国交通荷载的重载比例较高，加上严重的超载问题，我国的车辆的轴载、轮胎压力显著高于欧美等国，127、这直接影响铺装层的使用寿命及服务水平。3）大桥地处桥位地区，平均气温高，高温延续时间长，且封闭式钢箱梁，钢桥面铺装使用环境温度显著高于欧美等国情况。桥面铺装材料又是温度敏感性材料，因此，国外钢桥面铺装方案不一定能适应此地区的气候条件要求。总之，XX大桥桥址区夏季太阳辐射大，钢桥面温度高，多雨水多大风。桥梁桥面宽车道多，桥面负荷和桥面变形大，自然条件、结构形式和荷载因素都十分不利于桥面铺装层的耐久性，因此，有必要针对大桥主桥正交异性板钢桥面铺装层进行桥面铺装研究。5.2. 研究内容和方法本次研究针对于大桥正交异性钢板面铺面的实际问题，主要研究内容包括：（1）大桥桥面铺装的使用条件对比分析：将大桥128、的设计特点、交通流量、环境和气候特点与国内外相应桥梁进行比较，分析各种铺装层材料的物理指标，了解使用环境条件、桥梁结构差异、铺装层设计差异、材料构成、结构构造、主要设计参数、施工工艺、使用状况、病害原因、破坏形式和处理方式，汲取其成功和失败的原因。（2）根据大桥设计标准、环境气候条件、交通流量、对桥面铺装性能的具体要求等相关资料，分析确定大桥桥面铺装的使用条件；通过对国内外正交异性板钢桥面铺装层获得的资料进行分析比较，提出大桥钢桥面铺装层设计研究的主要方向和关键问题。（3）温度是影响桥面铺装耐久性最主要因素之一，进行桥面铺装温度场及效应研究：（a）根据太阳辐照度理论和气象资料，采取仿真计算和试129、验相结合的方法，进行大桥桥址处的环境条件和太阳辐照度测量及计算研究。（b）根据传热学理论仿真计算理论，建立不同材料性质和构造的典型桥面铺装，将太阳辐照度作为热输入边界条件，进行桥面铺装温度场分析。（c）进行不同材料性质和构造的典型桥面铺装温度作用和荷载作用下的粘塑性和流变性效应分析，进行高温稳定性（车辙）和低温抗裂性研究。（4）桥面铺装力学性能分析（a）根据大桥可行性研究报告、设计交通预测量，并参考同类桥梁和公路线路的运输量及车辆构成，进行公路桥交通调查和荷载计算，建立正交异性板钢桥面变形计算和铺装层疲劳应力幅的荷载谱。根据建立的大桥荷载谱，进行钢桥面板结构计算，研究其竖向刚度的变化，确定不同130、荷载作用下的桥面铺装变形分布和变形峰值。（b）根据交通流量和标准轴载，确定累计当量轴次，计算局部轮压下的桥面铺装受力行为。（c）研究铺装层在不同铺装层构造参数与不同荷载位作用下的最大横向应力、最大纵向应力、最大层间剪应力和表面最大位移，进行铺装层静力分析和铺装层疲劳性能研究。（d）研究铺装层不同构造参数对铺装层局部振动的影响，以及考虑路面不平整对铺装层应力影响，进行铺装层动力响应分析。（5）钢桥面铺装原材料优选研究主要研究铺装层材料的高温稳定性、低温抗裂性、线收缩性、以及粘结材料的粘结性能等。（a）针对不同的桥面钢板防锈涂漆，分别测试其性能，研究适合于桥面铺装的防锈涂装。（b）粘结层材料性能试131、验研究：铺装层和钢板之间的粘结强度对桥面铺装的使用寿命有很大影响，由现场破坏调查可知，铺装层和钢板之间粘结力的丧失主要发生在粘结层和防锈涂装层之间，也就是说，粘结层的粘结强度不足。研究铺装和钢板之间的粘结性能最直接、最常用的试验方法是拉拔试验。通过实验判断大桥钢梁粘结层是否合理。（c）铺装层性能研究：主要研究桥面铺装相关的一些特殊性能，包括耐油腐蚀性能、线收缩性能、高温稳定性、低温抗裂性、表面抗滑性能和疲劳性能。通过这些性能研究进一步检验用作桥面铺装层的适用和优越性。（6）桥面铺装试验研究根据国内外有关桥面铺装材料的试验程序、试验标准、质量控制标准，确定合理的试验方法及评价标准，进行相关试验；132、（a）根据大桥钢桥面的受力和变形状况，选择适当的试验温度，进行设计铺装层或新的设计方案必要的材料力学性能试验和粘结性能试验。（b）根据大桥正交异性板钢桥面的受力和变形状况，选择适当的试验温度，进行设计铺装层或或新的设计方案必要的结构力学性能试验和疲劳试验。在铺装层中布设温度传感器，分析温度对其的影响及其收缩徐变性能。（c）进行防锈漆的常规试验以及和实际桥面钢板的粘结力试验。（7）根据以上的调查、研究、计算、分析和试验结果，优化大桥钢桥面铺装层设计。（8）对优化后的大桥钢桥面铺装层设计方案，结合国内外正交异性板钢桥面铺装层的施工经验，对现有的施工工艺及标准进行分析，根据施工季节、施工条件，提出建133、设性建议。6. 大跨度桥梁缆索结构安全性评估及寿命预测研究6.1. 研究的必要性与可行性J.Matteo等最早根据纽约Williamsburg悬索桥主缆的试验结果提出了估算钢索承载能力的方法,为了考虑索内钢丝共同承载特性,Matteo等建立了延性索模型和延脆性索模型模拟两种索的特性。这个模型忽视了在共同承载和共同变形时钢丝间的相互影响,以及这些过程中的不定性。M.H.Faber等提出基于可靠度的缆索强度评估的框架,建立在拉索腐蚀、疲劳损伤的超声检测数据的基础上的拉索强度概率修正的方法,在实际应用中的有效性还有待检验。C.Cremona避开选择拉索强度分布模型的难题,直接采用Monte Carl134、o数值仿真方法从钢丝样本试验结果出发推导出拉索的极限强度分布,并结合车载统计数据对悬索桥主缆的剩余强度进行评估,其方法值得借鉴。国内外关于桥梁使用寿命的评估以及损伤识别研究较多，具体到缆索结构使用寿命的研究并不多。同济大学的陈惟珍教授提出了一种钢结构桥梁寿命的断裂力学评估方法；同济大学的肖汝诚教授等研究了斜拉桥拉索在桥梁运营条件下的安全系数变异和演化特性，提出了一种分析大跨度斜拉桥拉索安全性能的方法，将Matteo的钢丝延脆性模型和Monte Carlo仿真方法相结合,从可靠度观点出发分析了斜拉索在桥梁运营条件下安全系数的变异和演化特性,并提出断丝率随服务期演化的线性经验公式来描述拉索的退化问135、题，但该方法缺乏对缆索结构损伤断裂层面的分析，只是一种概率的评估方法。国外对钢结构的累积损伤和失效断裂的研究开展较早，1945年M.A.Miner提出了线形累积疲劳损伤准则，70年代随着断裂力学的不断发展，疲劳理论也有了进一步的发展。Elber的裂纹闭合理论，Wheeler等的超载迟滞模型以及Crooker等关于疲劳裂纹扩展破坏机理的研究极大的带动了关于材料损伤断裂的研究进程。在钢结构损伤方面，70年代中后期，各国学者相继采用连续介质力学的方法，把损伤因子作为一种场变量，逐步形成了连续损伤力学的框架和基础。80年代中期，能量损伤理论和几何损伤理论相继形成。戴森（Dyson）、贝光道（Bui）、136、冯塞卡（Fonseka）等人的研究成果，对损伤理论的形成和发展都做出了有益的贡献。国内浙江大学吴德飞博士的论文钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应研究了钢结构互联损伤、损伤过程能量相互传递、损伤域扩展、能量遗失和损伤累积至失效问题，为钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应的建立给出了部分实用的解决方案；温州大学的虞岩贵等给出了弹塑性材料在高周疲劳载荷作用下从多晶体内部的位错、滑移至微裂纹的形成、扩展，宏观裂纹的形成、扩展直至断裂的全过程，提出了描述材料疲劳损伤断裂行为全过程的曲线和方程。东南大学的周太全博士针对青马大桥，运用有限元方法，模拟分析了桥梁构件局部热点应力及其疲劳损伤累137、积全过程。近年来，基于可靠度方法的结构承载力评估得到很大的发展。基于可靠度理论的评估方法，能客观地反映桥梁的实际情况，且能预测桥梁在某些可靠度水平下的剩余使用寿命，是现今既有桥梁承载力评估方法的一个主要方向。我国学者利用可靠度分析和计算一次二阶矩理论并结合实验对现行桥梁设计规范中的设计表达式和参数进行了分析和校验。同时，在结构可靠度理论的发展与完善方面，如结构体系可靠度分析中的最小方差抽样、多响应面法、变量相关条件下可靠指标的计算、结构模糊可靠度分析等，取得一定进展。不少学者还致力结构损伤分析、钢筋混凝土结构钢筋锈蚀原理和时变规律分析等，但就可靠度理论对桥梁结构的承载力评估和寿命预测做的工作还138、较少，而基于损伤断裂理论的可靠度研究则更少，因此，可以说基于可靠度及损伤断裂力学的桥梁结构的承载力评估与寿命预测是一个较新的研究方向，值得工程界研究。6.2. 主要研究内容、研究方法和关键技术指标1）研究内容在桥梁交通荷载资料收集或实桥交通调查的基础上，建立桥梁的随机疲劳荷载谱；在国内外资料收集的基础上，根据概率损伤演化及裂纹扩展断裂理论，结合Monte-carlo理论，建立缆索结构的强度退化模型；基于可靠度理论和损伤-断裂力学方法的缆索结构安全性评估和寿命预测；对具体桥梁的缆索结构进行承载安全性能模型试验，以验证该评估方法的合理性。2）研究方法（1）国内外资料收集，包括国内外桥梁的缆索结构断139、丝检测资料，腐蚀、疲劳损伤的超声检测资料以及桥梁在运营期索力检测资料等；（2）缆索结构的强度退化模型建立：桥梁运营车辆荷载调查和统计分析；根据调查和统计分析结果建立车重概率模型，车队模型和各种车辆的荷载模型；根据车重概率模型和车队模型，据按照数理统计和参数估计的理论，在遵循等效的疲劳损伤原理的基础上，采用蒙特卡罗（Monte-carlo）理论虚拟产生车流和模型车辆，建立随机疲劳荷载谱；根据具体桥梁设计资料，建立全桥空间有限元模型，施加随机车队荷载计算缆索结构内力及应力历程；采用雨流计数法得到应力谱；针对目前计算时变可靠指标的繁琐，探索一种简单实用的的计算实际时变可靠指标的方法；在国内外资料收集140、的基础上，通过蒙特卡罗理论或随机有限元理论计算，在前人研究基础上，根据概率损伤演化及裂纹扩展断裂理论，结合Monte-carlo理论，建立缆索结构的强度退化模型；分别考虑应力腐蚀和疲劳造成的缆索结构损伤，进行缆索结构的模型试验研究；（3）分别运用理论计算与实际项目试验相结合的方法，根据上述成果评估缆索结构的安全性和寿命。3）关键技术指标1）考虑应力腐蚀、疲劳因素的缆索结构损伤度指标；2）建立缆索结构强度退化模型；3）把可靠度方法引入损伤断裂力学模型进行缆索结构安全性评估和寿命预测。7. 桥梁钢结构长效防腐措施研究7.1. 研究的必要性与可行性钢结构的防腐蚀措施主要有：（1）使用耐腐蚀性能优于一141、般结构用钢的耐候钢，含有磷、铜、镍、铬、钛等金属，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性。（2）用热浸锌法处理钢构件，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。（3）采用热喷铝（锌）复合涂层，这是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制，但这种方法的工业化程度较低，喷砂喷铝（锌）的劳动强度大，质量也易受操作者的情绪变化影响。（4）涂层法：涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法。它一次成本低，维护成本较高。（5）阴极保护法：142、在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。国外发达国家和地区钢桥的防腐发展过程是：20世纪40年代为油漆防腐；5070年代为重防腐涂料、热浸锌、火焰喷涂、电弧喷涂防腐并存；80年代以后电弧喷涂得到广泛应用。我国钢桥防腐保护到目前为止，仍主要采用油漆防腐。建国50年来，钢桥防腐保护技术的变化也主要集中在对油漆种类进行调整。90年代开始应用国外重防腐涂料和电弧喷涂防腐。目前，国内外也出现了利用锌（铝）基涂镀涂料、达克罗涂料在钢桥上成功应用的实例，为该技术取代电弧喷涂技术来实现钢结构桥梁的长效防腐提供了新的途径。该技术的应用对钢结构桥梁的维护，如焊接部位的补涂、旧桥钢结构防护143、破损部位的修补以及钢结构不适合电弧喷涂或难以进行电弧喷涂部位的防腐、高强螺栓（普通螺栓）的表面防腐保护，提供了一种可靠、经济、方便的方法。本课题力求通过对钢结构桥梁防腐蚀方法的研究、总结，在保证实现钢结构桥梁防腐的长效可靠前提下，探索适合不同情况下钢结构桥梁防腐的有效方法和措施，降低钢结构桥梁防护的投入成本、施工难度以及对环境的影响，以取得较好的社会效益和技术经济效益。7.2. 主要研究内容、研究方法和关键技术指标 1.通过调研，分析、比较国内外桥梁钢结构重防腐蚀涂装体系的应用情况和相应的推荐方案，依据国内外相关标准，对应用广泛且施工方便、经济型良好、对环境影响小的涂料、涂装方案和涂层体系进行144、与耐久性相关的实验室加速验证试验和实桥验证试验，据此对不同环境使用条件下的桥梁钢结构防腐蚀涂层保护年限进行评估，确定不同地区、不同环境条件下桥梁钢结构长效防腐蚀的较佳方案。2.通过技术、经济性分析，研究桥梁运营一段时间后，桥梁钢结构出现化学腐蚀、电化学腐蚀，或者保护层破损等病害时，桥梁钢结构防护破损部位及焊接部位的防腐蚀方案及相应的施工工艺。3.通过试验分析，研究锌（铝）基涂镀涂料、达克罗涂料的耐腐蚀性能，如耐水性、耐盐水性、附着力等。研究锌加和国产锌（铝）基冷镀涂料、达克罗涂料取代或部分取代热喷锌（铝）的可行性和经济性，试验组合国产锌（铝）基冷镀锌涂料和其它外层涂料长效防腐体系。4.关键技术145、指标：研究成果的防腐年限须大于20年。七、成桥荷载试验建议1 试验目的按照公路桥梁承载能力检测评定规程、大跨径混凝土桥梁的试验方法等公路方面有关桥梁鉴定、检测的要求，对新建成桥梁进行常规意义上的试验，确定桥梁建造的质量和桥梁的承载能力及运营安全性。根据公路桥梁承载能力检测评定规程条“荷载试验的目的是了解结构在荷载作用下的实际工作状态，综合分析判断桥梁结构的承载能力和使用条件。”根据大跨径混凝土桥梁的试验方法1.2条“（1）为保证大跨度混凝土桥梁的施工安全和工程质量及时地提供资料。（2）为保证桥梁运营的可靠性，检验桥梁的承载能力及其工作状况，是否符合设计或能否满足使用要求。（3）检验桥梁的真实工146、作状况，为改进桥梁结构及其设计方法积累科学依据。”因此，成桥荷载试验的目的如下：1）检验桥梁建造质量，确定工程的可靠性，为竣工验收提供技术依据。2）检验桥梁整体的静力和动力性能是否达到设计要求通过静力试验：（1）直接了解桥跨结构的实际工作状态，判断实际承载能力，评价其在设计使用荷载下的工作性能。 （2）验证设计理论、计算方法和设计中的各种假定的正确性与合理性，为改进设计参数或发展桥梁计算理论积累科学资料。 通过动力试验：（1）了解桥跨结构的固有振动特性，确定其动力性能。（2）了解桥梁结构在试验汽车动力荷载作用下的响应状况、变化规律和大小，确定结构的动力增量、桥梁的动力稳定性和安全性，评定桥梁系147、统（梁体、支座和桥墩）的运营性能。3）通过荷载试验，建立桥梁“指纹”档案。2 试验依据（1）公路悬索桥设计规范(征求意见稿)（2）公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）（3）公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）（4）公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）（5）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（6）公路工程技术标准（JTGB01-2003）（7）钢结构工程质量检验评定标准（GB50221-95）（8）大跨径混凝土桥梁的试验方法（9）XX大桥设计文件3 试验内容 XX大桥主要试验内容包括桥梁实际状况检查、主桥静载试验、主桥动载试验、引桥148、静载试验、引桥动载试验五大部分。3.1桥梁实际状况检查（1）资料（设计图纸及资料等）收集（2）结构几何形态测定（3）吊索索力测试（4）主缆锚跨张力测试（5）各关键部位外观检查3.2主桥静载试验（1）主缆索股锚跨张力和吊索力测试主缆索股锚跨张力的测试采用频谱分析法为主，并辅以锚下预埋压力传感器进行验证。吊索索力测试采用频谱分析法。在实际测量过程中，安装减震装置后对吊索计算长度的影响，通过引入长度修正系数来修正测试结果。（2）应力测试本桥加劲梁为钢箱梁，主塔为混凝土结构，通过实测应变及混凝土和钢材的弹性模量推算加劲梁、主塔应力。应变测试采用电测法，对于单向应变测点通过测量测点单向应变换算单向应力值149、。对于平面应力状态下的45应变花测点，先按照以上方法分别计算出三个方向的弹性应变弹，然后按照以下公式算出最大主应力、最大剪应力和最大主应力的方向。 （3） （4） （5） （6）对于平面应力状态下的十字应变花测点，先按照以上方法分别计算出两个方向的弹性应变弹，然后按照以下公式算出主应力。 （7） （8）注：为泊松比。静载应力测试采用日本KYOWA的UCAM-70A全自动数据采集系统（包括一个主机和3个接线箱）、KYOWA的UCAM-1A数据采集系统和KYOWA的UCAM-60A全自动数据采集系统（包括一个主机和3个接线箱）及东华3815数据采集系统进行快速采集。应变测试采用在桥梁结构上粘贴电阻150、应变片和施工控制中已埋设且状态良好的钢弦式应变传感器相结合的办法进行，两者相互补充，相互印证。（3）主缆控制点竖向挠度采用全站仪进行四测回观测的直接三角高程测量，并辅以安装的GPS系统进行验证。（4）加劲梁竖向挠度采用三种方法观测，其一是在桥址附近上下游固定测站用全站仪观测。其二是局部在桥面上沿桥轴线及行车道上下游边缘线用水准仪进行精密水准测量。其三是用液位测试系统进行测量。（5）主塔塔顶纵向水平偏位采用全站仪进行极坐标四测回观测，测定南北两塔塔顶指定点到固定基准点的距离，并辅以塔顶安装的GPS系统进行验证。（6）加劲梁南北两端纵向位移（支座位移）采用大量程游标卡尺测量加劲梁梁端到固定点之间的151、距离变化。（7）加劲梁正交异性板挠曲变形采用日本KYOWA大量程电子百分表，接全桥电路由静态数据采集仪器直接读数。（8）散索鞍的转角采用辉格SST700D电子倾斜仪进行测试。（9）温度测试采用我院开发的一套用于悬索桥温度场测试的自动化温度测试系统进行测试。温度测试元件采用美国Dallas 半导体公司的智能数字化温度传感器。现场测试时，在两主塔顶各设置一个温度测站，通过专用的温度采集卡和软件，用笔记本电脑将测试数据显示并保存。（10）风速测试利用机械式风速仪测试试验过程中风速、风向。（11）阻尼器及伸缩缝测试利用钢尺测试试验过程中阻尼器、伸宿缝的变化情况。3.3主桥动载试验（1）脉动试验脉动试验152、主要测量主桥的自振频率、振型和阻尼比。脉动试验是通过在桥上布置高灵敏度的传感器 ，长时间记录桥梁结构在环境激励下，如风、水流、地脉动等引起的桥梁振动，然后对记录下来的桥梁振动时程信号进行处理,并进行时域和频域分析，求取桥梁结构自振特性的一种方法。脉动试验假设环境激励为平稳的各态历经，在中低频段，环境振动的激励谱比较均匀，在环境激励的频率与桥梁的自振频率一致或接近时，桥梁容易吸收环境激励的能量，使振幅增大；而在环境激励的频率与桥梁自振频率相差较大时，由于相位差较大，有相当一部分能量相互抵消，振幅较小。对环境激励下桥梁的响应信号进行多次功率谱的平均分析，可得到桥梁的各阶自振频率，再利用各个测点的振153、幅和相位关系，可求得桥梁各阶模态相应的振型，利用幅频图上各峰值处的半功率带宽或时域上的自相关确定阳逻长江大桥各阶模态阻尼比。（2）强迫振动试验强迫振动试验是利用试验车辆对桥梁施以动力荷载，测量桥梁动力响应，即桥梁的响应频率、振幅、动应变等，并对测得的桥梁动力响应值进行分析，获得桥梁的动力响应特性。强迫振动试验分为跑车试验、会车试验、刹车试验和跳车试验四种工况，a、跑车试验采用两辆试验车同侧并排以20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h的速度在桥面上行使，测量桥梁结构在行车状态下的振幅、动应变等，每种车速至少重复一次。b、会车154、试验采用两辆试验车分别在上下游车道相对而行，速度为20 km/h、30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h，测量桥梁结构在行车状态下的受迫振动响应，每种车速至少重复一次。c、刹车试验利用一辆试验载重汽车以20km/h速度分别匀速行驶至主跨跨中、1/4跨处刹车，测量梁体各测点振幅和梁体在顺桥向冲击荷载下的强迫振动频率，重复一次。d、跳车试验行进跳车：利用一辆试验车以20km/h速度分别行使至主跨跨中、1/4跨处越过高10cm的三角形木后停车，测量梁体各测点振幅和梁体在竖桥向冲击荷载下的强迫振动频率，重复一次。原地跳车：一辆试验载重汽车分别停在155、主跨跨中、1/4跨处，后轮越过高10cm的三角形木后停车，测量梁体各测点振幅和梁体在竖桥向冲击荷载下的强迫振动频率，重复一次。3.4引桥静载试验（1）应力测试应变测试采用在桥梁结构上粘贴电阻应变片，通过实测应变及混凝土的弹性模量推算主梁应力。应变测试采用电测法，对于单向应变测点通过测量测点单向应变换算单向应力值。静载应力测试采用日本KYOWA的UCAM-70A全自动数据采集系统（包括一个主机和1个接线箱）和KYOWA的UCAM-60A全自动数据采集系统（包括一个主机和1个接线箱）进行快速采集。（2）主梁竖向挠度采用精密水准法测量主梁各工况下的变形。3.5引桥动载试验（1）脉动试验脉动试验主要测156、量主桥的自振频率、振型和阻尼比。（2）强迫振动试验强迫振动试验是利用试验车辆对桥梁施以动力荷载，测量桥梁动力响应，即桥梁的响应频率、振幅、动应变及冲击系数等，并对测得的桥梁动力响应值进行分析，获得桥梁的动力响应特性。强迫振动试验分为跑车试验、刹车试验和跳车试验三种工况。4 拟投入仪器设备表4.1 静力荷载试验仪器序号仪器设备名称规格型号功能单位数量1全站仪SET1130R线形测量台22精密水准仪日本索加B20线形测量台23桥梁静态测试系统多点自动测量应变仪UCAM-70A应力测量套1UCAM-60A套1UCAM-60B套14倾角仪转角测量个45棱镜线形测量86接线箱应力测量5表4.2 动载试验157、测试仪器序号仪器设备名称规格型号功能单位数量1信号放大器891-型振动测试个22低频传感器891-型振动测试个243信号放大器941型振动测试个24低频传感器941型振动测试个245日本KYOWA动态应变仪YB-506A动应力测试台26INV303/306智能动态信号分析系统INV303/306动力测试套45 人员组织安排XX大桥成桥荷载试验项目，项目部负责人由试验方人员担任，负责组织、协调处理和确定在桥梁检测过程中可能出现的各种问题，项目部下设各分项试验小组。为确保项目质量，专门设专家组，项目方案、实施细则和成果报告，须经专家组审核方能通过。为确保项目进度，项目部各项目组实行项目进度目标管理158、。项目负责人统筹安排，做到人员到位、资金到位、设备到位。参与该试验的人员由业务能力强、实践经验丰富的人员组成。项目负责人由主持过多个桥梁检测项目、理论基础扎实、实践经验丰富的技术专家担任，项目参加人员也对相应的工作十分熟悉。试验组织机构见图12.1。图5.1荷载试验组织机构图6 安全保障体系及环保措施6.1结构安全保障对各工况计算出正确加载车辆数据及加载轮位，使各工况既满足加载效率要求，又确保结构安全。加载车辆进出场，以及试验期间加卸载时，在非试验区段，车辆在桥横向不超过2列，顺桥向间距不小于15m。在试验区时，车辆按指挥人员的指挥行驶、停放、就位。6.2试验车辆及人员安全制定全程车辆行驶线路159、，并派专人负责交通指挥，确保车辆进桥、出桥安全。夜晚试验时，作业面安装足够的照明设备。脚手搭设防护设施，确保人员安全。所有试验人员将严格按照试验操作规程及安全生产条例作业。6.3试验设备的安全试验准备工作开始后，各种试验仪器及大量试验导线会陆续上桥安排到位到试验完成期间，安排专人对各项试验设备看守。试验以及试验准备期间，禁止无关人员及车辆上桥。6.4 环保措施为保证试验现场环境卫生和保护环境，要求试验参加人员必须做到：（1）不乱丢废弃材料，废弃材料集中后带出试验区；（2）不乱丢生活垃圾，生活垃圾集中后带出试验区；（3）加载车辆应保证车况良好，车况不良及漏油者不得上桥。（4）试验期间封闭试验区域160、交通。八、健康监测系统实施项目建议1. 研究的目的、意义通过国内外调研和实际工程发现，许多桥梁因为恶劣使用环境、荷载作用、设计水平、施工质量等因素导致桥梁损伤，产生病害，威胁桥梁安全，引起桥梁事故。这些投入运营的桥梁是在没有任何被探知征兆的前提下垮塌的，其中上最具代表性的有：美国的Tokoma悬索桥、英国的Yuys-ygwas bridge（拱桥）、韩国汉城中央大桥、中国广东韶关特大桥、重庆綦江彩虹桥、四川小南门大桥、江苏武进大桥、辽宁盘锦大桥、福建武夷山公馆大桥等等，这些灾难性事故不仅造成了重大的人员伤亡和经济损失，而且产生了极坏的社会影响。典型的桥梁毁坏事故见图1.1所示。图1.1. 典型161、的桥梁毁坏事故由于大桥结构的独特性及重要地位，对结构安全性、耐久性、可维护性提出了很高的要求。为了实现运营阶段大桥状态的可知性、可测性，及时了解、掌握大桥的安全状态，验证设计理论并指导后续同类型桥梁的设计，对其建立一个科学的运营安全监测系统显得非常重要。通过及时掌控桥梁的运营状态，不仅能大大提高该桥的检查养护维修功效，通过早期发现桥梁病害，做到防患于未然，将损伤消除在萌芽阶段，避免桥梁出现大的损伤，从而节省大修产生的巨额投资，同时通过及时养护，延长大桥的服务年限，保证生命线的安全运营及交通大动脉的安全畅通。传统的检测方法重在损伤发生后检查损伤的存在并采取维修加固的手段。而桥梁健康监系统通过对桥162、梁结构状态的监测，实时采集反应结构服役状况的相关数据，对采集的数据采用一定的损伤识别算法判断损伤的位置与程度，对桥梁的状况、可靠性、耐久性和承载能力进行及时有效地评估，预测结构性能退化的征兆和趋势，全面地把握结构服役全过程的受力与损伤演化规律，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导，保障桥梁结构的服役安全。同时，可以通过桥梁健康监测所获得的实际结构的动静力行为来验证大桥的理论模型、计算假定，改进结构设计理论，开发与实现各种结构控制技术以及深入研究大型桥梁结构的未知问题。因此，桥梁结构健康监测与安全评价系统的概念具有革命性的变革163、。2. 研究的国内外现状随着传感器与测试技术、数据传输技术、数字信号处理技术、数据库技术、网络技术、计算机软硬件技术、信号分析技术以及人工智能等技术的迅速发展，一系列先进、精密的仪器开始应用到桥梁结构的健康监测中，在国内外学者的共同努力下，桥梁健康监测系统的前期基础理论研究取得了较大的进步，通过各种数据处理和评判方法，使得健康监测系统的测试数据具有一定的实用价值。 一些桥梁健康监测工程项目的实践研究，为桥梁健康监测目前存在的问题及发展指明了方向；相关行业的共同进步和发展促进了各项技术的研究成本不断降低，也使得整个桥梁健康监测系统的规模和经济成本达到和谐的统一。目前，大跨径桥梁的结构安全监测已受164、到国内外工程界的普遍重视。国外早在80年代便已开始大型桥梁结构安全监测方面的研究，并在某些重要桥梁上安装监测系统，例如英国的总长552m的连续钢箱梁桥Foyle桥、主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥、美国主跨440m的Sunshine Skyway斜拉桥、挪威主跨530m的Skarnsundet斜拉桥、丹麦主跨1624m的Great Belt East悬索桥、墨西哥的Tampico 斜拉桥、加拿大的Confederation连续刚构桥、日本主跨1991m的明石海峡大型悬索桥以及韩国的SeoHae斜拉桥、泰国的Rama8独塔斜拉桥等。我国内地自90年代中期开始，在上海徐浦大桥，卢浦大桥165、广东虎门大桥，芜湖长江大桥，江阴长江大桥、苏通长江大桥，润扬长江大桥，浙江的钱江四桥、北京丽水西桥、贵州坝凌河大桥、XX阳逻长江大桥、军山长江大桥等均安装了结构监测系统，针对各个桥梁的自身特征状态，采用了不同的结构健康监测与评估系统策略及方案。通过对传感器的革新和自动远程监控技术的更新换代，桥梁结构健康监测与安全评价系统正向简单易装、经济可行、持久可靠的方向发展，并已在世界许多大桥得到应用。从监测系统规模和技术水平来看，香港新机场干线上的青马大桥（悬索桥）、汲水门大桥（斜拉桥）和汀九大桥（斜拉桥）装备了目前世界上技术最先进、规模最大的实时健康监测系统。从发展趋势来看，桥梁结构健康监测系统已开166、始成为大桥建设工程的一部分，如香港昂船洲大桥和深圳西部通道大桥结构健康监测系统均与主体工程一同招标。可以预计，桥梁结构健康监测与安全评价系统将在桥梁管理中发挥越来越大的作用，一个桥梁数字化时代正在来临。从桥梁健康监测系统实践应用效果来看，建立健康监测系统的大桥，基本上能够实时获得桥梁结构应力、变形以及变位等参数，用以实时评估桥梁实际工作状态和预测桥梁功能变化，给管理部门及时作出合理维修策略提供重要依据。有的监测系统准确记录了大桥经历船撞击等突发情况下的响应，并判断出大桥是否因此而损坏，使管理部门作出了准确而及时的决策反应。桥梁健康监测系统是一个正在逐渐被学术界和工程界广泛接受并应用的新课题，在167、目前的实际工程应用实践中，尚存在一些比较普遍的问题：(1) 缺乏统一标准，系统规模差异性较大，有的系统安装了上千个传感器，有的系统则仅安装了几十个传感器；(2) 传感器选型与布设合理性有待商榷。部分传感器精度或耐久性不够，有的测点布置不合理，由于有些桥梁健康监测系统并不是由桥梁专业人员设计，或者这些设计者缺乏丰富的桥梁检测与评估经验，使得其测点的布设位置及数量不甚合理，造成投资浪费或关键数据缺失；(3) 健康监测系统本身的使用寿命难以得到保证，传感器寿命和传输线路长期使用是否畅通是影响到监测系统使用寿命的关键；(4) 环境影响及测量噪声难以完全消除，影响了对结构运营状态的分析与评估。(5) 有168、些大桥的健康监测系统获取了海量数据，但是未有效及时的处理，造成数据灾难；(6) 桥梁健康状况评价体系不完备。有些桥梁监测系统虽然监测到了大量数据，但是由于评估理论本身不完善及部分桥梁健康监测系统评估模块的建立缺乏有经验的桥梁评估专业人员，使得监测到的有效数据未能有效应用于桥梁状况评估之中；3. 研项目研究背景及总体思路XX大桥运营期健康监测及安全评估系统总思路考虑现代自动化监测技术与基于电子化的人工检测（包括定期测量和人工巡检）相结合，如图1.3所示。图1.2. 系统总体思路框图4. 研究内容和方法(1) 进行XX大桥结构危险性及易损性研究分析，确定各个关键部位及构件的危险性及易损性量化指标，169、为健康监测系统传感器的布置及后期养护巡检优先级别提供理论依据；(2) 对XX大桥进行结构静、动力学特性分析及结构理论计算，在合理的健康监测系统设计参数下，对传感器进行优化布置，为业主对健康监测系统的架构及规模提供技术支撑，提供传感器优化布置方案建议书，并结合理论结构分析结果，提供健康监测系统各监测项目的量程；(3) 在前述研究成果的基础上，考虑不同的系统规模和功能，提供全效版、实用版及经济版三种不同的健康监测系统方案，供业主参考；(4) 完成XX大桥小型模型试验系统方案建议书，并设计小型试验平台的健康监测系统，为XX大桥健康监测系统提供技术保障；(5) 完成XX大桥硬件系统集成技术研究。研究解170、决传感器、解调仪、服务器和工作站之间的互连和互操作性问题，使数据资源达到充分共享，实现集中处理和存储，为采集数据的后期应用提供方便；(6) 开发建立起一套C/S结构与B/S结构相结合的电子化桥梁巡检养护管理系统，为大桥长期运营过程中的巡检管养工作提供电子化数据接口和管养决策、计划指导。(7) 研发安全监测与评估系统成套采集、传输、显示软件。实现检测数据的自动采集、存储、传输及数据的查询、显示，结构状况的报警通知及各种报告报表的生成； (8) 完善海量数据的差错分析以及奇异信号的剔除技术、数据降噪、数据挖掘、信号分析方面的理论研究成果，为健康监测系统实施过程中数据处理及分析提供理论依据；(9) 171、进行桥梁结构损伤识别技术研究，采用小波分析、人工神经网络、支持向量机理论等人工智能方法，对桥梁结构进行损伤识别分析研究，识别损伤的位置及损伤的程度；(10) 完成监测状态智能预警系统的研究。建立多重预警报警体系，包括可变荷载预警、结构响应预警、基准状态变化预警、趋势变化预警。采用分级报警的方式，对结构安全状况进行在线及离线预警。(11) 完成桥梁安全状态评估系统的研究。建立桥梁安全状况评估体系，通过采用合理的数学模型，如层次分析模型或者可靠度分析模型，利用专家系统的智慧总结，建立桥梁结构的安全评估系统，实现对桥梁适用性、安全性及耐久性进行评估。5. 主要技术关键点和创新点5.1. 主要技术关键172、点本项目研究中拟解决的关键问题主要包括：(1) XX大桥结构健康监测与安全评估系统的总体研究与设计根据大桥的特点、大桥所处的地理环境及系统目标，结合国内外的最新研究成果和经验，对监测系统的组成、结构、数据采集、传输、存储策略，以及结构健康状况评估及预警体系等进行总体技术设计与研究，确保系统的技术先进性、实用性和经济性。(2) 传感器的选型及布置的优化研究结合系统的建设规模、单跨悬索桥的结构特点、结构损伤评估对信息的要求、测点位置响应的敏感性、反映信息的全面性等方面加以综合考虑，对传感器的选型及布置进行优化研究，确定最佳方案。(3) 数据采集、集成与传输网络的研究为达到数据的同步采集与传输，应对173、不同类型的传感器信号的采样参数、调理方式进行研究。此外，须对XX大桥结构健康监测与安全评级系统的数据传输网络结构进行研究，以确保系统的可靠性和开放性。(4) 系统软件设计及其技术要求的研究对XX大桥结构健康监测与安全评价系统的数据采集、传输、处理、显示、存储软件，以及结构状况评价的结构和技术指标进行研究，确定系统各软件的功能(包括检错功能)，以保证系统的运行效率和控制能力。(5) 智能预警系统研究采用合理的数学模型、时间序列分析及统计方法，研究各种预警指标及其阈值的确定，解决由于数据奇异值及噪声的干扰等造成的预警指标误报问题。(6) 结构健康状况评估方法的研究研究采用小波分析、人工神经网络、时174、间序列理论等方法对结构进行损伤识别、趋势分析；研究基于可靠度的疲劳评估法对桥梁进行耐久性评估；结合大桥监测数据及人工巡检数据，研究建立相应的评估目标和指标体系，构造评估模型，研究开发变权综合层次分析法评估系统。(7) 特殊传感系统的研究这类传感器如：测量拉索温度及索力的光纤传感器，测量预应力钢束的预应力的磁感应测力仪、压电陶瓷智能裂缝监测传感器、基于图像处理技术的结构动位移测试系统，研究其信息及数据的处理技术，以提高测量精度。5.2. 项目创新点(1) 根据XX大桥结构分析计算结果，采用构件重要性、危险性与易损性评级以及各种优化设计方法，对传感器、数据采集单元的布置进行全面研究，提出优化的传感175、器、数据采集单元的布置方案；(2) 监测与安全评价系统采用分布式测量、一体化集成系统，数据采集与传输系统与Internet实现远程控制与操作，形成快速、高效、可靠、开放式的通讯网络；(3) 各传感子系统均采用独立模块设计，单个传感器或数据采集单元的维护、更换不会影响系统的运行；系统软件基于LabVIEW软件平台，采用模块化设计，具有很强的升级能力；(4) 采用最先进的传感测量技术：测量拉索索力、温度的光纤传感技术；高精度的GPS测量技术；高精度的车轴车速仪；监测桥面的交通流量与分布的交通视频检测技术；(5) 基于时间、空间与温度的相关性分析技术：通过对传感器的空间相关性分析获取桥梁的同步状态，176、也可作为桥梁安全监测系统自检的主要依据。通过测点数据与温度的相关性分析，分析环境因素对结构状态的影响，也可以剔除温度对测量数据的影响。(6) 基于GIS的桥梁三维仿真技术：采用基于地理信息系统(GIS)的三维可视化技术，开发桥梁结构健康监测三维仿真软件，实现对桥梁结构健康监测项目进行三维数据管理，并对相关数据进行显示管理。(7) 自动报表系统：针对监测系统采集的海量数据，开发研究自动报表系统。每日对系统进行自诊断评估分析，自动对监测数据进行相关分析、回归分析、统计分析，对结构状况进行初步阀值预警并给出相应的处理预案，分析结果自动生成报表提供给桥梁管理部门，结果非常简洁直观，便于理解。通过报表结177、果可以采取进一步分析如振动索力分析、振动模态分析、损伤识别、疲劳分析、变权综合层次分析法整体评估等。(8) 短信报警平台：采用B/S模式设计，基于Internet的web系统，开发桥梁结构安全监测短信报警平台。通过短信的方式，每日定时向用户发送桥梁安全监测系统报表信息及系统自诊断报告，实时发送桥梁安全监测系统报警信息，同时，用户也可以用发送短信的方式实时查询各类传感器数据信息报告，实现了在任何时间、任何地点随时监控与掌握安全检测系统运行状况和结构运营状况。(9) 智能终端技术：研究引入了智能终端技术，充分发挥了现有智能手机和网络优势，通过定制智能桥梁巡检软件，为巡检员提供一种更现代化的巡检方式178、。通过智能终端，可以在一个设备完成文字录入、照相、录音、录像和绘图等多种操作，巡检过程更加规范化、高效化，减轻了巡检员得工作量，让巡检过程变得更加方便、快捷，能对结构病害进行全方位立体式的巡检记录，有利于更加深入的掌握病害的发生和发展。6. 预期达到的研究成果水平6.1. 项目实施目标通过环境与结构响应监测获得的信息，建立可靠的预测模式，为长期稳定的检查维护计划制定做准备。针对本项目而言，长期健康检测系统应达到以下目标： 对大桥所处环境如风速风向和温湿度等进行监测；及时了解大桥工作的环境 状况； 对交通荷载状况进行监测； 对大桥运营状态下变形、应力、索力等静力响应进行监测； 对大桥的振动响应进179、行监测分析； 记录大桥可能经历的重大荷载及事故历程； 通过人工定期测量和巡检等方式及时查明大桥构件的工作状态和局部损伤情况； 根据所获得的信息，对大桥进行技术状况评估； 设定大桥安全预警值，对结构进行健康状况预警。6.2. 项目研究成果及水平(1) 提交XX大桥的结构危险性及易损性分析报告；(2) 提交XX大桥基于结构健康监测系统的结构计算分析报告；(3) 提交XX大桥健康监测系统传感器优化布置方案建议书；(4) 提交三种不同规模及功能的桥梁结构健康监测系统实施方案；(5) 提交XX大桥健康监测小型试验子系统的方案设计建议书；(6) 提交XX大桥电子化人工巡检管理系统软件；(7) 提交XX大桥180、监测与评估系统软件；(8) 提交XX大桥健康监测系统健康预警与安全评估系统研究报告；(9) 大跨度悬索桥健康监测系统的安装实施指南。 项目的研究成果达到国内领先水平并形成具有自主知识产权的桥梁健康监测与评估系统体系。7. 其他建议7.1. 运营期健康监测与施工监控结合国内既有的一些桥梁工程项目中，由于主管单位不同，往往将施工监控和健康监测分离实施。施工控制和运营安全监测系统两者的共同之处在于都需要对桥梁结构构件的受力或变形状态进行监测，并对数据进行采集和处理。施工控制和运营安全监测系统的部分传感器类型和布设位置都是相同的，不同点在于施工控制和成桥试验的传感元件耐久性要求不及运营安全监测高，性能181、也有些区别。因此将运营安全监测系统和施工控制者相结合，数据相互对比分析，有助于为运营安全监测系统建立可靠的初始状态数据库，同样，运营安全监测系统也可为施工监控提供相应支持。运营安全监测一方面可利用拥有的先进测试设备（如风速风向仪、GPS、光线光栅测力环）为施工监控提供服务，另一方面可重点选择某些关键施工工况与施工监控的数据进行较核，并获得施工监控的测试数据（特别是成桥运营作用下无法获得的恒载数据，如钢桁、索塔应力等），为运营安全监测积累重要基础资料。我公司在XX阳逻大桥和贵州坝凌河大桥上利用健康监测的一些测试技术实现了施工过程中的部分智能化、自动化监测，对缩短工期，降低成本起了显著作用。7.2182、. 建立小型试验系统建立小型实验室系统，对拟采购传感器、采集子系统、供电通信设备等进行一定时间的系统匹配性试验和运行，可以以确定系统投标文件拟定的传感器子系统、采集子系统、供电、通信设备方案的可行性、实用性和耐久性的要求。另外，建立一个工程的缩尺模型，模拟损伤和外载激励进行监测和分析，也有助于研究数据分析及评估分析方法的有效性和可行性。我公司在坝凌河大桥健康监测项目中，按100：1建立了小型试验平台，实施效果显著。 图1.3. 公司健康监测模型平台及其传感器布置图九、技术总结项目建议本桥的总体布置、结构选型、支承体系等在设计上均有独到之处，施工中针对设计要求提出的重大施工方案、重要施工工艺在实183、施中均要及时总结，工程上遇到的难点及处理方法和结果，亦应记录在案，凡此，均作为该桥技术总结的重要资料，为保证技术总结的完整性、连续性、真实性，现对该桥施工中的各主要环节重点注意的问题提示如下：1、 塔1) 塔柱施工及监控方案，重点是保证高、低温及大风时节正常施工；2) 横梁施工及监控方案，重点是支架及混凝土浇注；3) 主索鞍起吊及安装方案，重点是定位。2、 锚碇1） 大体积混凝土施工方案，重点是温控及养护；2） 散索鞍支墩施工方案，重点是猫道预埋件及散索鞍定位；3） 散索鞍起吊及安装方案，重点是精度控制；4） 后浇段施工方案，关键是结合面凿毛，膨胀混凝土配合比及试验；5） 预应力锚固系统施工方184、案，重点是定位精确，防护可靠；6） 顶板施工方案，关键是支架、防水。3、 猫道施工方案，关键是结构形式，抗风稳定性及保证措施，承重索变形控制。4、 索股架设方案，关键是放索系统，牵引系统，质量控制，施工控制，主缆线形测量等。5、 主缆紧缆方案，关键是紧缆机性能，空隙率控制。6、 吊索安装方案，关键是索长精确度，索夹定位精度，主缆线形复测等。7、 钢主梁制造及防护方案。关键是焊接质量及变形的控制。8、 钢主梁吊装方案，关键是缆吊机性能、起吊重量、爬坡能力、吊具灵活性，浅水区支架及架梁方案、成桥线形监测控制等。9、 钢主梁焊接与制造工艺评定。10、主缆缠丝与涂装方案，关键是缠绕机性能，缠绕性能、涂185、装防护体系及施工等。11、安装缆套、检修道、架设检修车。12、拆除猫道方案，关键是保护吊索。13、混凝土桥面板和沥青铺装层施工方案。14、机电工程、景观工程施工方案。15、主散索鞍、索夹制造与焊接工艺评定。16、索股、吊索制造工艺评定。17、动静载试验方案及结果。18、施工监控及长期健康观察方案。十、维修养护手册项目建议XX大桥维修养护手册是一部提供给XX大桥维修养护使用的工具性参考书。该书的编写依据如下规范、规程，并考虑下述方面：首先按交通部文件公路桥梁养护管理工作制度，贯彻“预防为主，安全至上”的方针，该书内容重视结构的耐久性和安全性。桥梁技术状况评定、承载力检测评估、养护维修决策等，符合186、公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）、公路桥梁技术状况评定标准（送审稿）、公路桥梁承载能力检测评定规程（报批稿）等交通部相应规范、规程内容。桥梁技术档案重视桥梁基础资料内容的取得和建立。桥梁部件的检查与评定采用规程规定的系列表格。其次，由于该桥设计、施工、运营以及结构耐久性是在城市工业大气腐蚀环境下，本桥的维修养护，除按照一般桥梁结构的普遍内容和规律进行外，尚需考虑本桥的这些特点，以及长期健康监测数据的使用等。同时在编写检查与养护内容时针对本桥的结构构造指出可能发生的问题和结构部位。本书共有五章，再加前面的专业术语和最后的附录。为使用方便，首先对本书所使用的特殊名词予以解释，并于第一章对本桥结构布置、结构设计、制造和施工以及耐久性设计，予以概述，并力求全面、准确。使维修养护人员不必查看设计文件便对本桥有全面了解。第二章第五章是本桥养护维修的全部内容。附录给出养护维修可能用到的参考资料。本书给出了XX大桥维修养护的基本思路、依据规范和养护维修内容。在今后维修养护工作中，仍须不断修订、补充，修改不妥之处，以便形成一本XX大桥维修养护工作完善的参考书。XX大桥的设计、施工和科研成果，具有许多自身特点，为我国桥梁建设提供了丰富的珍贵技术资料，本桥的养护维修也不乏需进一步探索的问题。106