《異形鋼拱橋應(yīng)力控制監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》

Q/LB.□XXXXX-XXXX異形鋼拱橋應(yīng)力控制監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了異形鋼拱橋應(yīng)力控制監(jiān)測(cè)的術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)、總述、應(yīng)力控制分析、內(nèi)部應(yīng)力控制技術(shù)、焊接技術(shù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)。本文件適用于異形鋼拱橋的應(yīng)力控制和監(jiān)測(cè)。規(guī)范性引用文件本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

異形鋼拱橋irregularsteelarchbridge一種非對(duì)稱性和異形構(gòu)型的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)。

應(yīng)力stress橋梁由于外因而變形時(shí)，在橋梁內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。應(yīng)力控制stresscontrol在施工過(guò)程中保證橋梁的受力性能。

內(nèi)部應(yīng)力internalstress當(dāng)外部荷載去掉以后，仍殘存在橋梁內(nèi)部的應(yīng)力。

單板應(yīng)力stress所受荷載由單個(gè)梁板承受。

曲率curvature針對(duì)曲線上某個(gè)點(diǎn)的切線方向角對(duì)弧長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)率。

荷載load使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外力及其它因素?？s略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。MIG：熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MeltInertGasWelding）TIG：鎢極惰性氣體保護(hù)焊（TungstenInertGasWelding）總述應(yīng)從以下方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)力控制：盡量消除內(nèi)部應(yīng)力，提高材料的韌性，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中和變形等問(wèn)題；采用合適的焊接技術(shù)和工藝，保證焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度，避免產(chǎn)生裂縫和變形；建立異形鋼拱橋的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況，及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)。應(yīng)力控制分析內(nèi)部應(yīng)力分析單板應(yīng)力分析在異形鋼拱橋上，單板是承受輪壓荷載和自重荷載的主要構(gòu)件。單板的曲率半徑大于鋼板厚度，由于板的彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力可近似為平面應(yīng)變狀態(tài)，即根據(jù)楊氏模量E和泊松比v，可用平面應(yīng)力場(chǎng)理論計(jì)算單板在荷載下的應(yīng)力狀態(tài)。在計(jì)算單板應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，宜采用有限元方法進(jìn)行分析。縱向應(yīng)力分析在異形鋼拱橋上，弧形主桁架的非對(duì)稱性和變形等原因會(huì)引起縱向應(yīng)力的集中，荷載和自重產(chǎn)生的變形產(chǎn)生的應(yīng)力也會(huì)影響異形鋼拱橋的縱向應(yīng)力分布。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)采取合適的措施，如采用斜腹桿或采用適當(dāng)?shù)某跏紡埩Φ确绞綔p小縱向應(yīng)力集中的風(fēng)險(xiǎn)。橫向應(yīng)力分析在異形鋼拱橋中，橫向應(yīng)力主要由橫向剛度和荷載引起。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合橋梁的使用環(huán)境和特點(diǎn)，合理控制橫向應(yīng)力的大小和分布。軸向應(yīng)力分析在異形鋼拱橋中，軸向應(yīng)力由橋墩和主桁之間的相互作用和變形等原因而產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臉蚨詹贾煤蜆?gòu)造方式降低軸向應(yīng)力的大小和分布。焊接技術(shù)分析焊接工藝異形鋼拱橋的焊接工藝應(yīng)采用合適的焊接工藝和技術(shù)，如TIG焊、MIG焊、埋弧焊等，對(duì)焊接參數(shù)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制。焊接質(zhì)量控制在焊接過(guò)程中，應(yīng)采用高品質(zhì)的焊條和保護(hù)氣體，嚴(yán)格控制焊接過(guò)程中的溫度和焊縫的質(zhì)量，不應(yīng)產(chǎn)生裂縫和變形等問(wèn)題。還應(yīng)采用適當(dāng)?shù)暮附咏宇^形式和布置方式，提高焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度。焊縫檢測(cè)在焊接完成后，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，保證焊接質(zhì)量和強(qiáng)度的穩(wěn)定性，焊縫檢測(cè)可以通過(guò)X射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等方法進(jìn)行。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析系統(tǒng)構(gòu)成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)異形鋼拱橋的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，主要由以下部分構(gòu)成：物理傳感器：能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況；數(shù)據(jù)采集設(shè)備：能將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等終端設(shè)備上進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说燃惺焦芾砥脚_(tái)上進(jìn)行存儲(chǔ)和分析；數(shù)據(jù)處理與分析軟件：能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。系統(tǒng)實(shí)施在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)異形鋼拱橋的使用環(huán)境和特點(diǎn)，選用合適的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，并應(yīng)根據(jù)橋梁的特點(diǎn)確定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置方式和接線方式。在實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用高可靠性的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，并采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。應(yīng)建立相關(guān)的預(yù)警機(jī)制和應(yīng)急管理體系。內(nèi)部應(yīng)力控制技術(shù)控制材料鋼材宜作為異形鋼拱橋的主要材料，如低合金高強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋼等，其質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。使用前應(yīng)對(duì)鋼材進(jìn)行防腐蝕處理，常用的處理方法包括噴涂防腐漆、熱浸鍍鋅等?？刂茦蛄簶?gòu)型在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)控制橋梁的構(gòu)型，以消除應(yīng)力集中和減少變形，具體如下：控制鋼拱的高度和寬度：若鋼拱的高度過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中；若鋼拱的寬度太大，可能會(huì)影響橋梁的美觀性和交通能力；控制鋼拱的曲率半徑：鋼拱的曲率半徑越大，受力情況越平均，內(nèi)部應(yīng)力分布也更均勻；控制鋼拱的圓形度：圓形度不好可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中和變形從而影響使用過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性。優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，減小異形鋼拱橋的內(nèi)部應(yīng)力并提高材料的韌性。具體措施如下：增加邊緣強(qiáng)度：可通過(guò)增加鋼拱的邊緣強(qiáng)度來(lái)加強(qiáng)鋼拱的承載能力，邊緣強(qiáng)度的增加還可減小應(yīng)力集中，提高鋼材的韌性；設(shè)置支撐桿：應(yīng)合理設(shè)置支撐桿的數(shù)量和位置使異形鋼拱橋在受到荷載時(shí)更穩(wěn)定；增加連續(xù)梁：可通過(guò)增加連續(xù)梁的數(shù)量和長(zhǎng)度來(lái)改善異形鋼拱橋的結(jié)構(gòu)使橋梁更穩(wěn)定、可靠。焊接技術(shù)應(yīng)選用高強(qiáng)度、耐腐蝕性的焊接材料。焊接工藝應(yīng)保證焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度，并具備穩(wěn)定性和可操作性。焊接工藝參數(shù)包括電流、電壓、預(yù)熱溫度、焊接速度等。可采用自動(dòng)化焊接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位、智能控制，并可對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)控?？刹捎肵射線探傷、超聲波檢測(cè)、電磁檢測(cè)、磁性粉檢測(cè)等方法進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測(cè)，也可采用機(jī)器視覺(jué)、紅外成像等技術(shù)直觀判斷焊接質(zhì)量。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)傳感器傳感器選用常見(jiàn)的傳感器類型包括應(yīng)變傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器等。異形鋼拱橋應(yīng)選用能夠測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和變形情況的傳感器。高強(qiáng)度異形鋼拱橋應(yīng)選用應(yīng)變傳感器和位移傳感器。傳感器布設(shè)位置傳感器的布設(shè)位置應(yīng)根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求選擇。在異形鋼拱橋的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，常用的布設(shè)位置包括拱頂、拱腿、支座、中橋塔、橋面等處。傳感器的布設(shè)位置應(yīng)能夠全面、準(zhǔn)確地反映橋梁的應(yīng)力和變形狀態(tài)，以便通過(guò)數(shù)據(jù)分析和處理提供可靠的預(yù)警和診斷服務(wù)。傳感器調(diào)試和校正傳感器在安裝后應(yīng)進(jìn)行調(diào)試和校正。應(yīng)變傳感器應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定和線性化處理。位移傳感器應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)校正和靈敏度校正等操作。應(yīng)對(duì)傳感器進(jìn)行防水、防護(hù)和防雷等環(huán)境保護(hù)措施。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由以下部分組成。數(shù)據(jù)采集設(shè)備：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分，包括傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集儀等。數(shù)據(jù)采集設(shè)備的選型應(yīng)根據(jù)傳感器類型、布設(shè)位置和監(jiān)測(cè)需求等因素進(jìn)行選擇，還應(yīng)考慮設(shè)備的可靠性、精度和穩(wěn)定性等因素。數(shù)據(jù)處理軟件：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理的重要部分，可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、采樣、歸一化、插值等操作，提取出橋梁的應(yīng)力和變形狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)處理軟件應(yīng)具有較高的精度、速度和穩(wěn)定性，適應(yīng)異形鋼拱橋的監(jiān)測(cè)需求和數(shù)據(jù)處理要求。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：將數(shù)據(jù)從監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心的設(shè)備。異形鋼拱橋應(yīng)選擇高性能的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)傳輸方式包括有線傳輸、無(wú)線傳輸和衛(wèi)星傳輸?shù)?，?yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇和優(yōu)化。預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，可對(duì)橋梁的應(yīng)力和變形狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，并及時(shí)采取措施加以修復(fù)。預(yù)警系統(tǒng)的使用應(yīng)注意以下方面。預(yù)警指標(biāo)的選擇：預(yù)警指標(biāo)可通過(guò)對(duì)不同指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)橋梁的應(yīng)力和變形狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和診斷。異形鋼拱橋的預(yù)警指標(biāo)應(yīng)包括橋梁的靜力應(yīng)力、變形量、傾斜度