戴利大桥最近已经安装了仪器并测试了静态和动态响应。应用视频分析和新的信号处理技术对“抖动”钢悬索人行天桥的固有频率进行识别。
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作者:Vikram Pakrashi,Deirdre O'Donnell和Robert Wright(都来自动力系统和风险实验室)和Denis Kelliher(结构和优化研究单位),金宝博娱乐城土木与环境工程工程学院,大学软木

达利桥在当地被称为“摇摆桥”,是一座87米长的人行悬索桥,建于1926年,提供越过李河的通道,科克城以西,在《星期日井》和《马代克》之间。该桥取代了旧渡口,该桥的设计和施工符合斯蒂芬·威廉·法灵顿的规范,软木城工程师(爱尔兰建筑档案馆2014年)。

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图1:科克市公交车站“摇晃桥”动态声誉的广告(照片:布莱恩·克莱顿)

“摇晃”桥是科克市唯一一座悬索桥,也是爱尔兰四座悬索桥中唯一的一座(丹登堡,2007)。大卫·罗威尔(David Rowell&Ltd.)是一家位于伦敦的钢铁公司,建造了这座桥,1927年向公众开放。James Daly当地的商人和黄油商人,这个项目的部分费用由他出资,这座桥是以他的名字命名的。在人行荷载作用下,这座桥非常生动(霍根,2013)从而赢得了它的“摇摇欲坠”的头衔和在当代流行文化中的地位(图1)。

戴利大桥(图2)由两个钢格子塔组成,一北一南。每个塔由两个支撑在一起的墩组成。安装在桥墩顶部的鞍座承载着四根高压钢缆——两根缆索在上游一侧,两根缆索在下游一侧。电缆用钢制插座(总共8个插座)固定在地面上。这四个桥墩被浇在河岸的混凝土桥台上。人行道由竖直的钢格栅栏杆组成,木质桥面由16根横梁组成,由32个长度不同的吊架支撑。这些吊架悬挂在连接有特殊专利夹具的主缆上。

在进行调查和建模时,就所用的图纸和材料而言,似乎几乎没有关于这座桥的文件。因此,这座桥的建模提出了重大挑战。大卫·罗威尔公司的历史文件,勾勒出几何形状,这座桥的建设和成本,在克服这一挑战方面非常有用。这与详细的桥梁勘测相结合,记录了桥梁的建造情况,并将其与从历史文献中收集的信息进行比较。

科克的这座桥似乎是同一家公司在不同地点建造的众多桥之一。根据当地的知识,上世纪80年代对桥梁和塔楼的人行道进行了整修。

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图2:戴利的“摇晃桥”的照片

检验和几何细节


人行天桥从南面通行,马德克通过一个43米长的混凝土斜坡定向在90度的桥梁跨度。这座桥从北边进出,星期天很好,通过一条通往北塔的高度狭窄的小路。主跨50.96m,横跨李河,斜拉索在结构南北两端分别向后伸出21.84m和14.680m,分别。这样得到的总结构长度为87.48米。

两对高压钢索组成了上部结构的一部分。桥的上游(西)有两根缆,桥的下游(东)有两根缆,每条电缆的直径为38.1mm,东西电缆对之间的距离为1810mm。每根电缆的实际总长度为91.5m。电缆由两座塔支撑,每座塔的高度为5.75米。双塔,南北,由两个格子墩组成,每个格子墩顶部支撑在一起。

四个桥墩用混凝土浇在河岸的桥墩上。北塔高程比南塔高130mm。每个桥墩由四个角EA梁和连接角部构件的格构钢梁组成。观察到塔底附近角部EA截面厚度增加。吊架是长度不同的实心圆钢杆,平均以1.55米的中心悬挂在电缆上。衣架悬挂在一家专门店,专利防滑盘夹固定在电缆上(根据大卫罗威尔文件)。

在每个衣架的底部,在横梁的边缘附近通过钻孔螺纹安装杆件,并固定两个螺母以完成连接。32个吊架尺寸从19mm到25.5mm直径不均匀变化。16根横梁是平行的凸缘梁段,长度为2060mm。人行道由侧栏组成,纵向斜撑构件和木质甲板。护栏由纵向的顶部和底部弦组成,两个T形截面梁。底部弦杆为倒T形截面,螺栓固定在横梁上。

在每个横梁位置,两个垂直的EA部分连接底部和顶部弦T部分。格子钢结构构成了垂直EA部分之间的面板。所有面板部分大小相同,除了最北面和最南面的护栏板。

附加的支撑EA梁元件从每个横梁的边缘连接到护栏的顶部弦。纵向斜撑由连接东西两侧底部女儿墙弦的EA段组成。木甲板建立在纵向木托梁上,它们是建立在横梁上的。木质甲板独立于护栏布置本身,总宽度为1450mm。

戴利悬索桥的主要几何特性见表1。其他四个悬索人行天桥的特征比较见表2。据观察,在所有的比较中,戴利的桥位于下四分位。相对于图中所示,垂度比上的长度处于下四分位数,这说明相对于主跨度的长度有很好的深度。

宽度因子上的长度在下面所示的情况的较低范围内,说明与其他桥梁相比,Daly's Bridge是宽桥。桥面质量与缆索质量之比在图中偏低,表明了自重与缆索之间的良好平衡。

L = 五十点九六 主跨
S = 四点一三一 凹陷
D = 一点五三 平均悬挂间距
H = 四点二二二 塔高
2Be = 一点八一 主缆之间的距离
2BC = 一点四八 纵梁间距
2BD = 一点四五 甲板宽度
D = 一百五十七点五四零六 公斤/米 甲板质量
C = 二十九点二五七八 公斤/米 每米4根电缆的质量

表1:戴利悬索桥的几何数据

结构 L/S L/(2b)e D/mC
达利桥 十二点三四 二十八点一五 五点三八
莫卡 九点九六 三十六点六四 二十二点六
巴拉吉奥洛 十五点六一 二十三点二一 六点四
米莱西莫 十六点六 四十点三八 二点五
梅西纳 十点七九 六十三点四六 零点八六

表2:悬索桥的特征特征的比较(改编自Bruno等)。188bet亚洲体育2011)

不同构件的腐蚀程度不同。在1980年代的翻修期间,工程包括更换塔楼和护栏中严重腐蚀的钢构件,并更换木质甲板。1927年大桥开通的图像清楚地显示出与目前位置不同的木质甲板,但其他主要变化不明显。护栏构件部分腐蚀程度高,部分构件腐蚀程度低;这可通过在翻修期间更换一些成员来解释。

1933年,大卫·罗威尔(David Rowell)向科克城的工程师提出的法案规定,4根绳子要花107英镑换1英镑。300’0这相当于直径为38.1mm的绳子。今天中跨的绳子是38毫米。桥北的锚索状况良好。

建模和检查


撑杆

图3:护栏支撑梁的照片和模型

该桥使用商业有限元软件包建模,记住关于几何学的最佳信息,材料和边界条件可用。

作为比较,图3显示了护栏支撑梁的照片和模型,而图4给出了人行道边界的照片和模型。

在没有详细测试的情况下,必须假定钢的杨氏模量和木质甲板的值。本研究认为钢的弹性模量在190-210GPa范围内,而木材的这一数值是11-14GPa。图5显示了桥的完整构建模型。

走道端

图4:人行道尽头的照片和模型

在桥梁自重作用下,模型各索的轴向力估计为37.34kN。对该结构的简化二维模型的可比手工计算得到41.16kN的值。在检查之后,这座桥的跨中载满了人,每个人的体重都是已知的。根据挠度(图6)绘制了桥梁(包括受损单元)的建造模型的静态荷载,并与有限元模型的理论预测进行了比较。对于跨中处的每个加载强度,使用Dumpy Level和标尺多次测量挠度。这是可能的,因为挠度非常大,甚至可以用肉眼分辨出来。

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图5:戴利“摇晃”大桥的现成有限元模型

图6还描绘了预测载荷-挠度值和从现场试验获得的载荷-挠度值的线性拟合。模型5描述了最有代表性的有限元模型和可用的数据和检验。所预测的荷载-位移特性与现场试验结果吻合较好。此外,现场试验表明,该桥的荷载-位移关系呈明显的线性,证明了线性弹性有限元建模假设的正确性。

图像6

图6:桥梁跨中荷载-挠度特性的理论估算与实验研究。

结论


科克郡戴利的“摇晃”大桥由于其动态特性在历史上和近期一直是一些讨论的来源,但是似乎缺少该桥的工作模型。在这项工作中,将历史文献资料与桥梁现场检测相结合,建立了桥梁的有限元模型。对桥梁的视觉检测进行了详细的描述。在桥上进行的计算检查表明与简化的手工计算相匹配。现场调查表明,该模型与已有的跨中静载-位移曲线有限元模型吻合较好。该桥似乎属于线弹性力学范畴。该研究对桥梁动力试验的设计和实施具有一定的参考价值。

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作者:Vikram Pakrashi,Deirdre O'Donnell和Robert Wright(都来自动力系统和风险实验室)和Denis Kelliher(结构和优化研究单位),金宝博娱乐城土木与环境工程工程学院,科克达利大学桥在当地被称为“摇摆桥”,是一座87米长的人行悬索桥……