《異形鋼拱橋應力控制監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》征求意見稿

1T/XXXXXXX—XXXX異形鋼拱橋應力控制監(jiān)測技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了異形鋼拱橋應力控制監(jiān)測的術(shù)語和定義、縮略語、總述、應力控制分析、內(nèi)部應力控制技術(shù)、焊接技術(shù)、監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)。本文件適用于異形鋼拱橋的應力控制和監(jiān)測。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1異形鋼拱橋irregularsteelarchbridge一種非對稱性和異形構(gòu)型的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)。3.2應力stress橋梁由于外因而變形時，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)力稱為應力。3.3應力控制stresscontrol在施工過程中保證橋梁的受力性能。3.4內(nèi)部應力internalstress當外部荷載去掉以后，仍殘存在橋梁內(nèi)部的應力。3.5單板應力stress所受荷載由單個梁板承受。3.6曲率curvature針對曲線上某個點的切線方向角對弧長的轉(zhuǎn)動率。3.7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。4縮略語下列縮略語適用于本文件。MIG：熔化極惰性氣體保護焊（MeltInertGasWelding）2T/XXXXXXX—XXXXTIG：鎢極惰性氣體保護焊（TungstenInertGasWelding）5總述應從以下方面實現(xiàn)應力控制：a)盡量消除內(nèi)部應力，提高材料的韌性，避免出現(xiàn)應力集中和變形等問題；b)采用合適的焊接技術(shù)和工藝，保證焊縫的質(zhì)量和強度，避免產(chǎn)生裂縫和變形；c)建立異形鋼拱橋的監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測橋梁的應力狀態(tài)和變形情況，及時采取措施進行調(diào)整和修復。6應力控制分析6.1內(nèi)部應力分析6.1.1單板應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)生的應力可近似為平面應變狀態(tài)，即根據(jù)楊氏模量E和泊松比v，可用平面應力場理論計算單板在荷載下的應力狀態(tài)。在計算單板應力狀態(tài)時，宜采用有限元方法進行分析。6.1.2縱向應力分析在異形鋼拱橋上，弧形主桁架的非對稱性和變形等原因會引起縱向應力的集中，荷載和自重產(chǎn)生的變形產(chǎn)生的應力也會影響異形鋼拱橋的縱向應力分布。在設計過程中，應采取合適的措施，如采用斜腹桿或采用適當?shù)某跏紡埩Φ确绞綔p小縱向應力集中的風險。6.1.3橫向應力分析在異形鋼拱橋中，橫向應力主要由橫向剛度和荷載引起。在設計過程中，應結(jié)合橋梁的使用環(huán)境和特點，合理控制橫向應力的大小和分布。6.1.4軸向應力分析在異形鋼拱橋中，軸向應力由橋墩和主桁之間的相互作用和變形等原因而產(chǎn)生。在設計過程中，應采用適當?shù)臉蚨詹贾煤蜆?gòu)造方式降低軸向應力的大小和分布。6.2焊接技術(shù)分析6.2.1焊接工藝異形鋼拱橋的焊接工藝應采用合適的焊接工藝和技術(shù)，如TIG焊、MIG焊、埋弧焊等，對焊接參數(shù)應進行嚴格控制。6.2.2焊接質(zhì)量控制在焊接過程中，應采用高品質(zhì)的焊條和保護氣體，嚴格控制焊接過程中的溫度和焊縫的質(zhì)量，不應產(chǎn)生裂縫和變形等問題。還應采用適當?shù)暮附咏宇^形式和布置方式，提高焊縫的質(zhì)量和強度。6.2.3焊縫檢測3T/XXXXXXX—XXXX在焊接完成后，應對焊縫進行檢測，保證焊接質(zhì)量和強度的穩(wěn)定性，焊縫檢測可以通過X射線檢測、超聲波檢測、磁粉檢測等方法進行。6.3監(jiān)測系統(tǒng)分析6.3.1系統(tǒng)構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)能實現(xiàn)對異形鋼拱橋的實時監(jiān)測和預警，主要由以下部分構(gòu)成：a)物理傳感器：能實時監(jiān)測橋梁的應力狀態(tài)和變形情況；b)數(shù)據(jù)采集設備：能將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C等終端設備上進行處理；c)數(shù)據(jù)傳輸設備：能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说燃惺焦芾砥脚_上進行存儲和分析；d)數(shù)據(jù)處理與分析軟件：能對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析。6.3.2系統(tǒng)實施6.3.2.1在設計監(jiān)測系統(tǒng)時，應根據(jù)異形鋼拱橋的使用環(huán)境和特點，選用合適的傳感器和監(jiān)測設備，并應根據(jù)橋梁的特點確定監(jiān)測系統(tǒng)的布置方式和接線方式。6.3.2.2在實施監(jiān)測系統(tǒng)時，應采用高可靠性的傳感器和監(jiān)測設備，并采取適當?shù)姆雷o措施。6.3.2.3應建立相關(guān)的預警機制和應急管理體系。7內(nèi)部應力控制技術(shù)7.1控制材料7.1.1鋼材宜作為異形鋼拱橋的主要材料，如低合金高強度鋼和高強度鋼等，其質(zhì)量應符合國家相關(guān)標準的規(guī)定。7.1.2使用前應對鋼材進行防腐蝕處理，常用的處理方法包括噴涂防腐漆、熱浸鍍鋅等。7.2控制橋梁構(gòu)型在設計過程中應控制橋梁的構(gòu)型，以消除應力集中和減少變形，具體如下：a)控制鋼拱的高度和寬度：若鋼拱的高度過小，會導致應力集中；若鋼拱的寬度太大，可能會影響橋梁的美觀性和交通能力；b)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)部應力分布也更均勻；c)控制鋼拱的圓形度：圓形度不好可能會導致應力集中和變形從而影響使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。7.3優(yōu)化設計結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化設計結(jié)構(gòu)，減小異形鋼拱橋的內(nèi)部應力并提高材料的韌性。具體措施如下：a)增加邊緣強度：可通過增加鋼拱的邊緣強度來加強鋼拱的承載能力，邊緣強度的增加還可減小應力集中，提高鋼材的韌性；b)設置支撐桿：應合理設置支撐桿的數(shù)量和位置使異形鋼拱橋在受到荷載時更穩(wěn)定；c)增加連續(xù)梁：可通過增加連續(xù)梁的數(shù)量和長度來改善異形鋼拱橋的結(jié)構(gòu)使橋梁更穩(wěn)定、可靠。8焊接技術(shù)4T/XXXXXXX—XXXX8.1應選用高強度、耐腐蝕性的焊接材料。8.2焊接工藝應保證焊縫的質(zhì)量和強度，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、預熱溫度、焊接速度等。8.3可采用自動化焊接技術(shù)，實現(xiàn)自動定位、智能控制，并可對焊接工藝參數(shù)進行調(diào)控。8.4可采用X射線探傷、超聲波檢測、電磁檢測、磁性粉檢測等方法進行焊接質(zhì)量檢測，也可采用機器視覺、紅外成像等技術(shù)直觀判斷焊接質(zhì)量。9監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)9.1傳感器9.1.1傳感器選用9.1.1.1常見的傳感器類型包括應變傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器等。9.1.1.2異形鋼拱橋應選用能夠測量橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和變形情況的傳感器。9.1.1.3高強度異形鋼拱橋應選用應變傳感器和位移傳感器。9.1.2傳感器布設位置9.1.2.1傳感器的布設位置應根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點和設計要求選擇。9.1.2.2在異形鋼拱橋的監(jiān)測系統(tǒng)中，常用的布設位置包括拱頂、拱腿、支座、中橋塔、橋面等處。9.1.2.3傳感器的布設位置應能夠全面、準確地反映橋梁的應力和變形狀態(tài)，以便通過數(shù)據(jù)分析和處理提供可靠的預警和診斷服務。9.1.3傳感器調(diào)試和校正9.1.3.1傳感器在安裝后應進行調(diào)試和校正。9.1.3.2應變傳感器應進行標定和線性化處理。9.1.3.3位移傳感器應進行零點校正和靈敏度校正等操作。9.1.3.4應對傳感器進行防水、防護和防雷等環(huán)境保護措施。9.2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。a)數(shù)據(jù)采集設備：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分，包括傳感器信號調(diào)節(jié)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集儀等。數(shù)據(jù)采集設備的選型應根據(jù)傳感器類型、布設位置和監(jiān)測需求等因素進行選擇，還應考慮設備的可靠性、精度和穩(wěn)定性等因素。b)數(shù)據(jù)處理軟件：實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和處理的重要部分，可通過對數(shù)據(jù)進行濾波、采樣、歸一化、插值等操作，提取出橋梁的應力和變形狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)處理軟件應具有較高的精度、速度和穩(wěn)定性，適應異形鋼拱橋的監(jiān)測需求和數(shù)據(jù)處理要求。c)數(shù)據(jù)傳輸設備：將數(shù)據(jù)從監(jiān)測現(xiàn)場傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的設備。異形鋼拱橋應選擇高性能的數(shù)據(jù)傳輸設備。常見的數(shù)據(jù)傳輸方式包括有線傳輸、無線傳輸和衛(wèi)星傳輸?shù)?，應根?jù)具體情況進行選擇和優(yōu)化。9.3預警系統(tǒng)5T/XXXXXXX—XXXX預警系統(tǒng)通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時分析，可對橋梁的應力和變形狀態(tài)進行預警，并及時采取措施加以修復。預警系統(tǒng)的使用應注意以下方面。a)預警指標的選擇：預警指標可通過對不同指標的監(jiān)測和分析，對橋梁的應力和變形狀態(tài)進行預測和診斷。異形鋼拱橋的預警指標應包