摘要：为提高钢结构桥梁装配质量,降低装配风险,使用SoidWorks和3ds Max软件建立钢结构桥梁施工场景模型,采用C#语言编写装配系统的核心脚本,提出并实现系统UI设计方案,结合Steam VR 2.0插件,以实际工程建设项目作为仿真分析对象,研究虚拟现实技术在钢结构桥梁装配过程中的应用。基于Unity3D虚拟引擎平台,设计并开发第一人称视角的沉浸式钢桥虚拟装配系统,采用HTC Vive外接式头戴设备对接系统调试运行,最终实现人机交互操作。结果表明:钢桥吊装施工过程中,汽车起重机吊臂最大工作长度为33.554 m,最大起升高度为12.365 m,主臂最大仰角为62.34°,各钢桥节段关键参数均未超过额定值,保证了施工质量和结构安全;施工起重机在起吊阶段最大起升高度应高于6.7 m,防止构件与各钢桥节段碰撞干涉;在此基础上,提高节段2的起升高度可排除桥梁节段间碰撞危险;用户进行虚拟装配操作,验证了射线检测与UI交互功能的可行性;现场应用表明所设计的系统稳定可靠,系统可预测施工过程风险并优化施工方案,提升了钢桥施工过程中智能化和自动化水平。

摘要：为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。

摘要：为促进装配式钢桥建造向智能化与数字化方向转型升级,对装配式钢桥设计、制造、建设与管养全生命周期关键技术进行了研究,搭建了基于BIM与物联网的钢桥建管养系统。在构建钢桥建管养主线的基础上,聚焦多主体协同设计、预制构件协同制造、装配施工可视化和运行状态维护4个典型应用场景。首先,从统一化,标准化的智慧桥梁BIM与物联网融合的协同设计体系出发,探讨了钢桥工业化设计阶段的应用。然后,从预制构件协同生产与过程监控两个方面探讨了钢桥工业化制造阶段的应用。其次,从钢桥虚拟施工仿真优化,项目施工过程监控两个方面,探讨了装配式钢桥建设阶段的应用。从钢桥运行状态监测,健康状态等级预测两个方面,探讨钢桥预测性管养阶段的应用。搭建了钢桥智能建管养系统,包括权限管理、图文档管理、智能实体管理、装配施工可视化、协作企业管理、制造企业决策、制造信息管理以及健康状态监测等功能模块。最后,以某装配式钢桥项目作为实施案例,通过钢桥智能建管养系统对该桥梁设计、制造、施工、管养等典型场景活动进行了验证分析。结果表明:钢桥智能建管养系统各模块设计合理,业务流程清晰,可支持公路钢桥高效的协同设计、准确的预制协同、可视化的装配式施工、预测性的运维管养。实现了钢桥全生命周期透明化管理,为传统钢桥的智能化建造提供一定的指导。

摘要：为实现大跨度预应力混凝土桥拆除的安全可控,通过分析桥梁拆除的特点及存在的技术问题,明确了基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除的概念,厘清了桥梁智能拆除技术的发展阶段,展望了基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除应用前景,综述了数字孪生体技术在桥梁工程中的研究现状;结合某大桥拆除工程案例,对数字孪生体技术进行探索应用,不断提高桥梁拆除过程内力状态预测和控制精度,避免再利用构件二次损伤。研究结果表明:大跨度预应力混凝土桥拆除具有恒载内力状态不确定和施工状态不可控的特点,拆除时的结构力学行为是一个瞬间释放的过程,当主梁恒载负弯矩无法匹配预应力提供的正弯矩时,墩梁结合处梁段存在底板拉裂和顶板压溃的风险;服役桥梁在荷载和环境长期耦合作用下结构性能不断劣化,由于养护不到位导致桥梁过早进入病害高发期,迫切需要通过养护加固提升结构性能,但是“过度医疗”的桥梁结构在经过长期运营后结构性能劣化速率会不断加快,将大大缩短桥梁的使用寿命,因此在最佳的养护时机采取合适的养护措施可以有效延长桥梁使用寿命;然而,一系列维修加固措施又会使得桥梁结构状态精准评估和预测愈发困难;桥梁智能拆除是借助新一代信息技术,实时掌握桥梁拆除全过程的真实受力状态,通过数据驱动虚拟桥梁在拆除过程中进行自感知、自演化、自学习、自评估、自决策和自执行,逐步实现人机协同拆除、自动化智能拆除的施工创新模式;借助三维激光扫描仪和全站仪对桥梁结构进行数字重构,精准掌握桥梁恒载分布状况及拆除梁段吊重,通过状态反演的方法对拆除前外观病害和拆除中结构响应进行状态验证和模型修正,明确病害成因及演化规律,掌握结构恒载内力状态,动态调整监控阈值逐步逼近桥梁真实应力状态,从而预先识别风险工况并采取积极高效的安全控制措施,实现桥梁拆除过程的精准预测和控制;对桥梁拆除后再利用构件进行精确测量、有损检测、耐久性试验和长期性能实时监测,有助于提高数字化检测技术的测量精度和效率,推动桥梁结构长期性能演化规律研究;基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除研究方向应重点关注桥梁损伤构件无损检测技术及定量分析方法、桥梁结构病害和长期性能演化规律、既有损伤的桥梁结构精细化模拟仿真技术、基于物联网技术的桥梁智能监测系统、基于数据驱动的智能拆除机器人自动化施工技术和桥梁全生命周期内数字模型构建、使用、维护、管理体系。

摘要：为研究焊接工艺对钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点残余应力的影响,基于建立的热力顺序间接耦合的有限元分析方法,对拱肋相贯节点的焊接温度场和残余应力场进行数值模拟,结合文献试验结果验证了有限元分析方法的准确性。然后对湘渝高速双堡桥拱脚处拱肋相贯节点进行焊接温度场和残余应力场的数值模拟。在此基础上,通过参数分析研究对比了不同焊接热输入和焊接速度以及进行焊前预热和焊后热处理等不同焊接工艺对拱肋相贯节点不同位置的残余应力影响。结果表明:不同焊接热输入和焊接速度下拱肋相贯节点的焊接残余应力分布规律基本一致,变化规律表现为焊接残余应力与焊接热输入呈正相关关系,与焊接速度呈负相关关系;随着焊接热输入的减小和焊接速度的提高,拉压残余应力整体减小,拱肋相贯节点经过焊前预热150~200℃以后,残余应力的峰值应力总体降低4%以上,但焊前预热对残余应力分布基本没有影响,更高的焊前预热温度能更有效地降低残余应力的峰值应力;拱肋相贯节点经过550~650℃保温温度下保温4 h的焊后热处理以后,焊接残余应力总体降低幅度在40%以上,更高的保温温度能更有效地降低焊接残余应力;钢管混凝土拱桥拱肋相贯节点可通过减小焊接热输入和提高焊接速度的焊接工艺、焊前预热处理和焊后热处理来减小焊接残余应力。