复杂环境条件下大跨钢桁梁顶推施工安全风险分析与控制

复杂环境条件下大跨连续钢桁梁顶推施工工序繁多,工艺复杂,风险源众多。以北方某跨黄河大型桥梁工程为依托,充分考虑大跨钢桁梁结构特点及周边复杂环境条件,采用层次分析法对顶推施工全过程的风险源进行识别并建立层次分析模型,采用三角模糊数法对顶推施工各级风险源权重进行计算,运用模糊综合评判法确定顶推施工风险等级,实现了复杂环境条件下大跨连续钢桁梁顶推施工定量化风险评估及分析,避免了评估专家的主观性,解决了单纯理论计算的客观性问题,根据风险分析结果提出针对性的施工风险管控措施,为钢桁梁顶推施工安全提供了保障。

机械臂外力的时延强跟踪Kalman估计与自学习控制

为了提高机械臂与环境交互过程中的接触力估计精度和关节控制精度,提出了基于时延强跟踪Kalman滤波的接触力估计方法和基于熵-自学习控制网络的关节角位置控制方法。建立了机械臂系统的关节驱动模型和动力学模型;基于时延估计理论,建立了4自由度机械臂系统的时延模型;在Kalman滤波中引入了渐消因子,使估计残差强行正交,从而提出了基于时延强跟踪Kalman的接触力估计方法。以接触力误差和关节位置误差为输入,以关节力矩为输出构建了自学习控制网络,并提出使用熵聚类确定网络结构和参数,从而设计了熵-自学习控制网络。经仿真验证,基于时延强跟踪Kalman的估计误差区间分布小于标准Kalman和文献[12]柔顺控制,且分布密度在0误差处极高;熵-自学习控制网络对期望轨迹的绝对跟踪误差和收敛时间远小于自学习控制网络和变阻抗阻尼控制。仿真结果验证了本文接触力估计方法和角位置控制方法的优越性。

挡块界面连接形式对装配式桥梁横向抗震性能的影响

针对地震作用下挡块易损伤问题,设计并制作了整体现浇式挡块试件A1和植筋后浇式挡块试件A2。采用6通道MTS仪器开展低周反复拟静力试验,探究界面连接形式挡块对桥梁横向抗震性能的影响,分析了两种界面连接类型挡块的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等。试验结果表明,挡块A1为典型的剪切破坏,挡块A2表现为界面剥离破坏;挡块A1骨架曲线具有典型的三阶段特征,在荷载作用下具有较好的延性;低周反复荷载导致挡块A2界面连接钢筋滑移,挡块抗震能力持续降低,增加植筋数量和锚固深度能有效提升后浇式挡块横向抗震性能。

横向预应力加固空心板梁有效预应力监测及分析

针对旧桥因不同程度裂缝等因素导致梁体承载能力不足的问题,依托采用了横桥向体外预应力加固方法的某工程实例,通过测点布设并安装无源磁电振动传感器采集数据,运用以云平台终端为核心的多性能监测系统,基于FFT原理与振动频率法分析多孔道预应力索索力衰减规律。研究结果表明,预应力索索力存在衰减,但整体衰减程度较小,桥梁呈现出中部孔道预应力索衰减程度相对较高而向两侧逐级递减的规律。

基于混合算法的独塔斜拉桥索力优化分析

为了使斜拉桥索力优化过程更简洁,提出一种基于混合算法的独塔斜拉桥索力优化思路。基于桥梁有限元模拟结果,选取主梁位移差、桥塔偏位等成桥状态参数作为优化目标,成桥索力作为控制变量,通过响应面法将选定的优化目标和成桥索力的隐式函数关系显示化,通过粒子群算法对目标的最优解进行识别,获得优化后的独塔斜拉桥索力值。依托北方某独塔斜拉桥进行工程应用,结果表明,经过索力优化后,大幅度提升了成桥索力及主梁弯矩的均匀性,主梁整体线形更为理想,算法有效性得到了验证。

装配式桥梁钢筋混凝土横向限位挡块地震易损性研究

钢筋混凝土限位挡块作为桥梁横向抗震的核心构件,地震作用下的损伤概率尚不明确。为此,设计限位挡块缩尺模型并开展力学性能试验,分析挡块试件的典型破坏形态、荷载-位移曲线等;以高烈度区装配式T梁桥为依托工程,建立了适用于钢筋混凝土(Reinforcement Concrete,RC)限位挡块的地震易损性分析模型,得到了RC限位挡块达到不同损伤状态的失效概率。研究结果表明,RC限位挡块在地震荷载作用下最终发生典型的斜剪破坏;普通RC挡块本身抗震性能薄弱,在高烈度地震(PGA=0.8g)作用下,挡块发生严重损伤的概率超过80%,应引起重视。

中小跨径装配式桥梁钢筋混凝土挡块横向抗震研究

为了研究中小跨径装配式桥梁钢筋混凝土挡块的横向抗震性能,首先,设计并制作了一种缩尺挡块试件,通过6通道电液伺服加载系统开展低周反复加载试验。然后,基于试验结果,分析挡块试件在荷载作用下的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线及耗能能力等;最后,建立ABAQUS有限元分析模型并与试验结果进行对比分析。研究结果表明:整体现浇式RC挡块的破坏模式为典型的斜剪破坏;挡块滞回曲线饱满,骨架曲线具有较明显的三阶段特征;挡块在荷载作用下延性较好,即挡块具有较优的抵抗变形能力。

桥梁顶推施工对既有线高铁桥墩变位影响及沉降预测分析

随着桥梁顶推施工在新建线路跨越既有线施工中的广泛应用,关于桥梁顶推施工对既有高铁桥墩变位影响的研究亟待深入。为研究桥梁顶推全过程施工对邻近既有高铁桥墩变位的影响,以郑济铁路ZJTLSG-1标跨京沪高铁特大桥工程为依托,基于监测数据,分析顶推施工关键施工工况对邻近既有高铁桥墩变位及沉降的影响;然后,采用先进的BP神经网络技术对相邻高铁线路工后沉降进行预测。结果表明:(1)既有高铁桥墩在顶推全过程施工完成后发生沉降且既有高铁桥墩水平移动方向与顶推方向相反;(2)既有桥墩的水平位移及竖向位移均从近施工侧到远离施工侧呈递减规律;(3)采用BP神经网络对既有桥墩进行沉降预测,预测值与实测值基本吻合,预测可靠。

基于复合增韧的混凝土桥梁裂缝修补技术及其结构耐久性

混凝土桥梁服役期间受到氯盐等腐蚀性化合物的影响,会出现不同宽度及尺寸的裂缝,严重影响结构的耐久性能。为了提升混凝土桥梁的服役性能,针对结构出现的宽度>0.5 mm的活动裂缝,提出了一种基于复合增韧的混凝土桥梁裂缝修补技术。基于提出的修补技术,采用经典的RCM法对不同材料修补的混凝土试件耐久性进行分析,测定了不同材料修补后的结构抗氯离子渗透性。结果表明,相较于普通砂浆和高强砂浆修补的混凝土试件,采用环氧树脂修补的结构氯离子渗透系数仅为0.11×10^(-12)m^(2)/s,耐久性能更好。

基于BP神经网络和粒子群算法的钢管混凝土拱桥可靠度分析

文章针对大跨径钢管混凝土拱桥结构可靠度求解困难的问题,将BP神经网络与粒子群算法引入拱桥可靠度分析领域,首先利用BP神经网络对结构极限状态函数进行拟合,将高度非线性的极限状态方程显式化,然后采用粒子群算法全局搜索验算点并求解可靠指标。计算分析结果表明,BP神经网络和粒子群算法弥补了传统可靠度分析方法的不足,提高了计算精度,为大跨径桥梁结构可靠度研究提供了新的思路和手段。

钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模及分析

针对传统精细化模型在分析钢管混凝土系杆拱桥拱脚时,存在局部边界模拟困难、分析精度难以保证等问题,基于结构一致多尺度建模理论,提出将全桥模型通过合理的连接方式统一到拱脚精细化模型上的思路,建立了适用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力性能分析的一致多尺度建模方法,并对一座计算跨径96 m、矢跨比为1/5的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱脚受力性能和安全性进行了研究.研究结果表明:一致多尺度建模在极大地减小了计算量的同时,还可以准确模拟钢管混凝土系杆拱桥等复杂结构的局部边界条件,并预测拱脚构造的力学行为;钢管混凝土系杆拱桥拱脚结构总体受力合理,但在预应力钢筋锚固区及支座附近区域存在较为明显的应力集中现象.

基于混合算法的大跨度钢管混凝土拱桥正常使用可靠度评估

基于《公路钢管混凝土拱桥设计规范》和《钢管混凝土拱桥技术规范》系统的构建了大跨度钢管混凝土拱桥正常使用可靠度评估模型.针对钢管混凝土拱桥功能函数隐式化及高度非线性的问题,将BP神经网络、均匀设计法及改进JC法综合运用,提出了适用于这类复杂结构可靠度分析的混合算法,通过数值算例和实际结构验证了该算法的可行性和准确性.实桥工程评估表明:在正常使用极限状态下,大跨度钢管混凝土拱桥各构件可靠度水平差异较大,主拱应力和挠度可靠指标均远超规范的规定,具有较大的优化空间;横梁和立柱应力可靠指标偏低,应引起设计的注意.

钢管混凝土系杆拱桥整体吊装工法吊点研究

针对吊点位置对钢管混凝土系杆拱桥吊装结构内力和变形的影响,以实桥工程为依托,研究了双拱肋-系杆劲性骨架整体吊装结构吊点位置的确定方法,基于能量原理提出了一种实用的吊点位置确定方法——结构变形向量二范数法.通过计算分析,验证了结构变形向量二范数法相对于能量法的等效性和简便实用性.

基于不同规范的简支转连续施工连续梁桥确定性及可靠性对比分析

针对分别采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[1](JTG D62—2004)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[2](JTJ 023—85)设计的简支转连续施工连续梁桥进行确定性和可靠性对比分析,通过有限元程序对成桥阶段选取的典型截面可靠指标进行计算。结果表明,确定性分析和可靠性分析结果有不同的规律,不能单从确定性分析结果的大小来判断结构安全储备,需将确定性分析与可靠性分析相结合,才能对结构有合理准确的判断与评价。

基于影响矩阵的钢管混凝土系杆拱桥成桥吊杆内力的优化

钢管混凝土系杆拱桥以其突出的优点在中国公路桥梁建设中占有重要地位。对目前钢管混凝土系杆拱桥成桥状态吊杆内力的优化方法进行了回顾,并提出了基于影响矩阵的双重优化法,首先以结构弯曲应变能最小为目标进行优化,然后以吊杆内力方差最小(即吊杆内力均匀)为目标进行优化,最终得到满足要求的成桥状态吊杆内力。该方法力学概念明确,思路清晰,计算方便,成功地应用在苏南地区某下承式钢管混凝土系杆拱桥中,并取得了良好的效果。

接缝失效对装配式小箱梁车辆荷载效应及结构可靠度影响研究

针对装配式混凝土小箱梁常见的接缝病害,通过理论分析和数值模拟,研究了接缝失效对装配式混凝土小箱梁车辆荷载效应的影响,分析了不同损伤场景下桥梁在车辆中载和偏载下的内力变化;同时基于结构可靠度基本理论,采用JC法对接缝失效后装配式混凝土小箱梁的可靠度进行了分析。

桥梁转体支座后封混凝土压浆质量控制技术研究

以宁梁高速跨京九铁路立交桥为背景开展转体桥梁后封混凝土压浆质量控制研究,研发了转体支座后封混凝土压浆质量控制系统,并将该系统应用于工程实践。结果表明:利用传感器振动的检测方法可以准确评估转体支座后封混凝土压浆质量,并且压浆过程各个阶段均能有效判别,可以满足施工要求。

基于不同规范的移动模架逐孔施工连续梁桥确定性及可靠性对比分析

针对分别采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[1](JTG D62—2004)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[2](JTJ 023—85)设计的移动模架逐孔施工连续梁桥进行确定性和可靠性对比分析,通过有限元程序对成桥阶段选取的典型截面可靠指标进行计算。结果表明,确定性分析和可靠性分析结果有不同的规律,不能单从确定性分析结果的大小来判断结构安全储备,需将确定性分析与可靠性分析相结合,才能对结构有合理准确的判断与评价。

曲线箱梁桥上下部同步纠偏施工与监测技术研究

针对软土区曲线箱梁桥结构上下部同时出现偏位的纠偏问题,以某曲线箱梁匝道桥为对象,提出在桥面与墩底同步顶推的纠偏技术。设计了将墩柱与箱梁临时固结后,通过桥面伸缩缝处千斤顶的顶推与牵引,结合墩底承台处千斤顶的顶推实现上下部同步纠偏的施工方案。为保证结构安全与准确复位,设计了综合考虑上下部结构位移与应力变化的施工监测方案。依据桥面伸缩缝位移、墩顶位移与墩底位移之间的变形协调关系,实现对纠偏施工过程的精准控制。现场实测结果表明,采用所设计的上下部同步纠偏方法及相应的施工监测控制方案,能够在确保结构安全的同时,高效实现曲线箱梁的纠偏目标,可为同类工程提供参考。

不同矿物掺合料掺量对海工混凝土力学性能影响分析

为满足复杂环境对海工混凝土力学性能要求,研究了不同矿物掺合料(粉煤灰、矿粉、硅灰)对不同龄期海工混凝土试件抗压强度的影响,研究结果表明:不同矿物掺合料对不同龄期的海工混凝土立方体抗压强度具有不同的影响;粉煤灰掺量为10%~30%时,海工混凝土强度会随着粉煤灰掺量的增加而降低;适量的矿粉掺量可以增加海工混凝土抗压强度;硅灰掺量在5%~10%之间时海工混凝土强度相对较高;不同规范对矿物掺合料的掺量有不同要求,在满足特定环境条件要求的前提下,应尽量保证混凝土对力学性能的要求。