在桥梁工程生产实习中嵌入BIM实训的教学探索

为解决当前桥梁工程生产实习中教学效果不佳、桥梁BIM人才缺乏等问题,西南交通大学尝试将BIM实训嵌入桥梁工程生产实习中。通过对国内外BIM课程设置情况进行调研,提出了桥梁工程生产实习的教学改革目标。基于该目标,探索了桥梁工程生产实习改革的实施方案、题目设置和考核评价方式。通过分析2016—2018级学生的BIM实训成果,总结了教学改革的优点和不足。实践表明,改革后的生产实习,大幅提高了学生的BIM应用水平,同时提升了学生的主观能动性,激发了学生的科创能力,具有较好的教学实践效果。

基于DEM-FEM耦合方法的碎屑流对桥墩最大冲击力的影响因素研究

碎屑流是我国山区最危险的地质灾害之一,山区桥墩常受到碎屑流冲击而开裂、倾斜甚至倒塌,给山区桥梁建设、运营带来严重的安全隐患。采用离散元方法(discrete element method,DEM)和有限元方法(finite element method,FEM)耦合的三维数值模拟方法模拟了碎屑流对双柱式桥墩的冲击效应,并结合斜槽试验,验证了耦合方法的准确性,进一步分析了碎屑流冲击坡度、距离和体积密度对桥墩冲击力的影响规律。结果表明,最大冲击力与碎屑流冲击坡度、距离和体积密度分别呈幂函数(指数大于1)、幂函数(指数小于1)和线性正相关。冲击坡度、距离和体积密度对最大冲击力的敏感度值分别为3.012、0.202、0.804,在桥梁碎屑流灾害防治时需重视冲击坡度和体积密度的影响。将冲击力的数值模拟值与流体动力学模型预测值对比分析表明,流体动力学模型理论公式能较好地预测桥墩所受的最大冲击力,最大预测误差低于23.6%。相关研究结果可为山区桥梁碎屑流灾害防治与设计提供一定的参考依据。

基于实测数据的公路桥梁动态养修策略自适应优化模型

为了有效利用桥梁管养资源以确保桥梁在运营期的服役安全,本文构建了适用于公路桥梁的管养策略优化模型。基于1996—2020年间国内沿海地区208座及内陆地区176座存在历史养修工作的公路桥梁性能检测数据,建立了考虑养修时服役时长与养修频次的养修增益系数计算方法,并通过极大似然估计法计算出养修增益系数的取值范围。通过将改进逆高斯过程与贝叶斯更新方法结合建立了桥梁动态养修策略模型,并利用大量实测数据对模型性能进行评估,结果表明:模型预测平均相对误差为11.1%,可在一定程度上满足工程需要。采用改进后的灰狼算法对动态养修策略模型中的决策向量进行自适应优化,寻找使得剩余寿命累积成本最低的决策向量,并通过实际桥梁优化算例证实了决策向量最优解的存在以及自适应优化模型的有效性。

基于路径概率的桥梁全寿命成本计算方法及例证

为解决传统桥梁全寿命设计方法在工程实践中遇到的设计概念模糊、计算方法不明确及与相关规范脱节的不足,以提高公共安全与交通舒适度,降低建造和运营综合成本,提出了基于路径概率并与可靠度结合的混凝土桥梁全寿命成本计算方法。首先,在深入研究桥梁全寿命设计的基础上,依据调研所得桥梁管养投入实际数据,拟合了不同服役地区不同桥梁等级的检测成本计算公式,以及不同公路等级不同养修成本的养修成本取值区间,以此构建了桥梁全寿命成本计算基准。其次,以钢筋在氯离子侵蚀和碳化耦合作用下的锈胀开裂模型为基础,采用路径概率方法构建了桥梁全寿命养修概率模型。然后,通过蒙特卡洛法进行求解,并将养修方案、养修成本通过可靠度指标联系起来,结合规范中关于正常使用极限状态指标的相关规定,提出基于可靠度的全寿命成本计算方法。最后,采用所提方法计算了不同桥梁设计方案在设计使用寿命期内的养修概率,综合建造成本、检测成本和养修成本估算全寿命成本及其对应的可靠度。结果表明:不同可靠度指标的取值对设计方案的全寿命成本有显著影响,随着可靠度指标的提高不同设计方案的经济性均出现先上升后下降的趋势。因此,设计过程目标可靠度的取值不宜过大,可通过一个较低的可靠度指标,适当放宽耐久性设计准入,以允许桥梁在使用过程出现一定的耐久性问题,并通过后续养修进行矫正,这样对于全寿命成本而言,更具有经济性。

碎屑流冲击桥墩的最大冲击力影响因素试验研究

通过物理模型试验探究碎屑流对桥墩的冲击效应,研究碎屑流冲击距离、体量对桥墩最大冲击力的影响规律。试验再现了碎屑流起动加速、持续冲击、稳定堆积三阶段过程。试验结果表明:最大冲击力随冲击距离的增加呈指数函数负相关,随碎屑流体量的增加而呈指数函数正相关。对比冲击力试验值与半经验理论公式的预测值发现,基于流体动力学模型的理论公式能够较好地预测碎屑流冲击桥墩时的最大冲击力,理论公式预测值比试验值平均高18%,最大预测误差23%。研究结果可为山区桥梁碎屑流灾害防治提供参考。

钢筋混凝土梁承载力试验及计算方法分析

为研究钢筋混凝土梁的承载力及计算方法,对钢筋混凝土梁进行受弯性能试验,分析了其承载力、挠度和破坏形态,并与有限元模拟结果和规范公式计算结果进行对比分析。结果表明:钢筋混凝土梁符合适筋梁的弯曲破坏形态;有限元分析法模拟了钢筋混凝土梁从开始加载至完全破坏的全过程,其模拟结果与试验结果吻合较好;中国、美国及欧洲规范计算受弯构件正截面承载力的结果相差不大,但其计算值均小于试验值和有限元模拟值,说明规范公式计算结果偏于保守,可以保证结构具有足够的安全度。综合对比来看,3种方法皆存在自身的不足和优势,可基于实际研究对象来针对性选取合适的方法进行计算。

基于Revit+Dynamo模式的异形人行斜拉桥BIM参数化建模技术

随着经济快速发展,我国对桥梁景观需求日益迫切,因此空间结构复杂、曲线优美的桥梁应运而生。对于造型独特的桥梁,传统的BIM建模手段冗杂且建模效率低下,因此造型独特的景观桥梁设计建模过程一直是亟待解决的问题。通过将Revit软件与可视化编程插件Dynamo结合,针对某异形人行斜拉桥各构件的特点,创建了异形人行斜拉桥参数化族库,开发了异形人行斜拉桥相关的快速建模技术。该方式通过获取桥梁中心线的三维坐标点,编制桥梁构件参数化Excel表格,编制Dynamo程序导入各构件的参数和位置信息,实现空间异形桥梁各构件的快速布置及参数赋值,为复杂异形人行斜拉桥的建模方式提供了新思路。

山区大跨度桥梁结构选型

为了使山区大跨度桥梁设计做到结构选型合理及方案可行,在综合考虑桥址处客观条件、结构体系的受力特性和桥梁美学及景观基础上,从山区桥梁选型与造型、桥位选择方面进行分析,并对山区桥梁常用结构形式的使用条件及合理跨径进行探讨。得出以下结论:山区桥梁选型原则为大桥凭规模,中桥可造型,小桥在细节;桥位选择原则为中、小桥梁严格服从线路布设,大桥、特大桥应多方案比选,并将其作为控制点,总体上达到与线路走向一致;山区公路、铁路大跨度桥梁首选是连续梁(刚构),对于较窄的V形沟谷优先考虑拱桥,在特殊地形条件下可选择斜拉桥和悬索桥。

美国桥梁高性能钢的发展与应用

简要阐述国内外桥梁用高强钢和高性能钢的发展与应用现状,讨论美国高性能钢的材料特性,并扼要介绍高性能钢在美国公路桥梁上的应用情况。

钢箱形杆件焊接制造变形模拟研究

钢桥箱形杆件在焊接过程中不可避免存在变形问题,会给后续的矫正和拼装带来较大的成本。基于热弹塑性有限元法,借助有限元软件ANSYS对钢桁拱箱形杆件的焊接过程进行了数值模拟,并通过经验公式对焊接变形结果进行了验证。结果表明:模拟值与经验公式计算值吻合较好;焊接顺序对钢箱杆件的收缩变形影响甚微,对钢箱杆件的弯曲变形和扭转变形有明显影响。同时研究发现,中间横隔板的增设可以抑制钢箱杆件大部分扭转变形;减小钢箱杆件不同焊缝区域的温度差,或施加预加力能有效控制其弯曲变形。

基于静动力测试数据的斜拉桥模型修正

对大跨度桥梁结构进行健康监测研究的首要问题,是建立一个满足工程精度要求、反映桥梁结构力学特性的有限元模型。本文以成桥荷载试验静测中的位移和动测中的频率作为状态变量,以各项实测值与相应计算值的百分比偏差的平方和作为目标函数,结合ANSYS的优化分析功能,对大型桥梁结构的初始有限元模型的计算参数进行修正。修正过程中引入约束条件限制各待修正参数和状态变量的变化范围,使得修正后的各参数具有明确的物理意义。修正后的有限元模型为桥梁健康监测计算分析提供了更加切合实际的数学模型,也验证采用ANSYS进行模型修正的可行性。所提方法可供同类大跨桥梁结构的有限元模型修正借鉴。

钢管混凝土拱桥线形控制技术研究

结合钢管拱肋节段的悬拼,讨论了施工过程中几种线形之间的关系,为施工线形控制提供了依据,在此基础上提出了计算和控制吊装线形的方法。这种方法也可运用于其他同类桥梁结构施工控制。

泥石流冲击桥梁2019年度研究进展

随着中国经济建设的发展,山区公路、铁路桥梁越来越多,其中有很大一部分位于不良地质区。泥石流灾害及其诱发的次生灾害是山区桥梁主要灾害之一,即将开建的川藏铁路桥梁工程也面临泥石流的威胁。当前,对泥石流冲击桥梁结构方面的研究相对较少,为促进对该方向更加深入的研究,综述了近两年关于泥石流冲击桥梁研究的新进展,从研究方法、泥石流冲击力以及桥梁防灾3个方面进行回顾总结。研究发现,在泥石流冲击桥梁研究方面,应跨学科联合研究,对多个泥石流损坏桥梁的案例进行研究,结合试验和数值模拟制定简化的泥石流冲击桥梁结构的荷载分布形式,并进一步研究大块石对桥梁结构的作用,加强对泥石流中块石冲击作用的研究。

大跨度桥梁健康监测过程中的温度影响研究

大跨度桥梁健康监测是近年来工程界的研究热点,但是由于桥梁结构的复杂性和特殊性,监测变量受环境因素的影响较大,增加了系统评估的难度.本文分析了大跨度桥梁在不同温度场荷载作用下的结构反应,研究表明结构各构件间的温度差和梯度温度效应对桥梁结构影响较大.本研究的结果可为桥梁健康监测系统策略的制订提供参考.

小波包变换频率混淆的消除及其在桥梁健康监测中的应用

在分析离散小波包Mallat算法引起频率混淆的原因基础上,提出消除频率混淆的改进算法。运用改进算法对斜拉桥的加速度信号进行分析,结果表明:小波包能量分布同结构的固有频率一样能够表征结构的固有特征,而且还能够反映结构的局部特性。利用损伤前后结构信号的小波能量互熵,并引入相应的权重,在一定的置信水平下能够准确识别损伤的位置。损伤识别结果表明:对于单一损伤状态,小波能量互熵能够较好地定性和定量描述损伤程度;对于复杂的多处损伤状态,小波能量互熵只能识别出损伤的位置,难以定量描述各处的损伤程度。该方法具有较强的抗噪能力。

重力式桥墩在泥石流冲击作用下的响应分析

为研究重力式桥墩在泥石流冲击作用下的安全性,以某既有铁路重力式桥墩结构作为研究对象,采用ANSYS+CFX建立了泥石流冲击桥墩的流固耦合分析模型,分析桥墩在不同参数的泥石流冲击作用下的响应情况,同时采用LS-DYNA软件分析泥石流中大块石对桥墩的冲击力,进而对桥墩的安全性进行评估。结果表明:随着速度、容重和黏度的增加,泥石流冲击力也随之增加;泥石流中大块石对桥墩的冲击力较大,分析中不可忽略;桥墩在泥石流冲击、大块石冲击以及横向风荷载作用下,桥墩的横向偏心距、抗倾覆稳定性、抗滑稳定性、基底应力均难以满足规范要求。因此,应加强对可能遭遇泥石流灾害的重力式桥墩的监测和分析,采取有效措施以确保泥石流冲击作用下结构安全可靠。

基于流固耦合理论的泥石流冲击桥墩的动力响应分析

以双柱式桥墩结构为研究对象,基于流固耦合分析理论,采用ANSYS+CFX建了泥石流与双柱式桥墩的耦合分析模型,分析了在不同泥石流速度冲击时桥墩的响应情况。分析结果表明:该方法可以很好地模拟泥石流从进口到墩位处再到出口过程中整个流场的发展和分布情况;在泥石流冲击作用下,墩柱底部承受较大的横向冲击力,导致桥墩根部出现较大的负弯矩、拉应力和压应力,其值均随速度的增加而增大;上游立柱冲击力大于下游立柱的冲击力,而且进口流速越大其遮流作用也越大;由于双柱式桥墩结构横向刚度大,泥石流冲击产生的墩顶横向位移却很小;泥石流中的块石对桥墩的冲击影响较大,不可忽视。研究结果对双柱式桥墩预防泥石流冲击具有一定的参考价值。

神经网络参数识别技术在施工控制中的应用

参数识别与施工实时调整是施工控制中的关键技术,尝试运用神经网络技术识别钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程中的临时施工荷载,据此对施工高程进行相应调整,从而达到施工控制的目的。

犍为岷江大桥换索施工技术

犍为岷江大桥为双塔双索面预应力砼斜拉桥 ,因斜拉索锈蚀严重 ,决定更换全桥斜拉索。该文主要介绍了换索设计。

桥墩冲刷坑形态试验测绘新方法

桥墩冲刷试验中冲刷坑测量是试验的关键步骤,传统人工标尺测量方式具有测量费时、数据处理繁杂、易破坏地形等不足。文章引入倾斜摄影技术,提出了能够快速准确测量桥墩冲刷试验冲刷坑的新方式——摄影测量,完成了桥墩冲刷试验中冲刷坑三维形态快速重建,实现了三维地形实景模型向地形等高线图的转化,提取了试验桩周冲刷坑的冲刷深度。研究结果表明:(1)摄影测量在满足精度要求的同时,可大幅缩短冲刷试验测量的时间成本;(2)冲刷坑三维形态重建模型能够快速转换成地形等高线图,可直观表示冲刷坑的形态,网格等高线图采用线性内差可快速得出冲刷坑重建区每一点的冲刷深度,相较于人工标尺测量数据再处理得到的冲刷坑形态更加形象,测量方式更加简便。