台风致窗户破坏时大跨度屋面风振响应研究

通过大跨度屋盖建筑刚性模型风洞试验和气动弹性模型风洞试验,得到屋面节点风压时程和加速度时程。采用试验所得的脉动风压时程数据利用有限元法对屋面进行风振瞬态响应分析得到了屋面位移和加速度响应,并与气动弹性模型风洞试验结果相比较,验证瞬态分析的正确性。详细阐述了台风致窗户破坏时大跨度屋盖结构的风振响应机理和特点,计算并比较了四周封闭和突然开孔两种情况的荷载风振系数和位移风振系数。这些结论为大跨度屋盖结构的抗风设计提供了指导和参考。

考虑索局部振动的斜拉桥动力特性研究——杭州湾跨海大桥北航道桥动力特性分析

以主跨为448m的杭州湾跨海大桥北航道桥为例,研究了考虑拉索局部振动的斜拉桥动力特性.利用子结构方法,把索的振型作为广义自由度来考虑拉索局部振动.该方法与把拉索划分为多个单元的链杆法相比,具有自由度少并且计算精度不受影响的优点.研究结果表明,当考虑拉索局部振动时,会出现拉索与主梁或桥塔的耦合振型,这种索桥耦合振动现象在以往把拉索作为单一单元的斜拉桥动力特性分析中不会出现.索的局部振动虽然对结构主要振型的频率影响不大,但对振型能量分布有比较明显的影响.对发生索桥共振的振型,如不考虑索的局部振动,通常会使索的阻尼估计过高,而索的振动能量估计偏低,不能很好地反映大跨度斜拉桥的动力特性.

大跨度柔性屋面建筑风振响应研究——突然开孔时的内压及屋面响应研究

研究了大跨度柔性屋面建筑在台风中门窗破坏产生突然开孔,风从开孔涌入引起的内压以及屋面响应问题.假定建筑物体积变化与内压成线性关系,推导了突然开孔时内压以及屋面响应的理论公式,并进行了大跨度平屋面气动弹性模型风洞试验.理论分析结果与试验结果符合较好,说明理论分析有足够的精度.研究结果表明,大跨度柔性屋面建筑突然开孔时有内压突然增大的现象,屋面呈现两个共振频率,屋面柔度能够增大系统阻尼,降低屋面响应,风速以及开孔面积增大时能增大屋面响应.

无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩抗震性能研究

运用美国太平洋地震工程研究中心开发的OPENSEES程序,采用纤维梁柱单元建立无黏结预应力带耗能钢筋预制节段拼装桥墩模型,进行拟静力加载过程分析,研究预应力度、轴压比、普通钢筋和预应力筋配筋率等参数对墩柱抗震性能的影响。结果表明:随着预应力度的提高,桥墩屈服力提高,但对水平承载力影响较小;预应力和上部结构恒载总的轴压比为20%～30%时,桥墩具有较高的水平承载力和等效阻尼比;预应力筋配筋率为0.20%～0.50%时,桥墩具有较稳定的水平承载力和耗能能力,增大预应力筋配筋率,桥墩等效阻尼比降低;提高普通钢筋配筋率时,桥墩的屈服力、水平承载力、能量耗散和等效阻尼比均有显著提高,但残余位移增大。地震响应分析结果表明,增设耗能钢筋能提高节段拼装桥墩水平承载力;地震作用下桥墩破坏时,墩底剪力约为拟静力试验水平承载力的70%～90%,墩顶位移约为拟静力试验破坏位移的50%。

后张预应力预制桥墩抗震解析计算方法

研究了后张预应力预制桥墩的抗震解析计算方法,以2种不同连接方式的预制桥墩拟静力试验为背景,基于关键截面轴力和弯矩平衡及桥墩墩底整体弯矩平衡,推导出了预制桥墩水平力-相对位移关系计算过程,研究了耗能钢筋配筋率、高宽比对预制桥墩抗震性能的影响。结果表明:解析计算结果和纤维模型计算结果与拟静力试验结果基本一致,解析计算方法可以代替纤维模型方法进行预制桥墩抗震性能计算。

节段拼装混凝土桥墩抗震性能研究

利用纤维模型方法对无粘结预应力节段拼装桥墩进行了拟静力试验仿真分析,通过与试验结果的比较验证了计算方法的正确,然后进行了恒载轴压比、预应力筋配筋率、普通钢筋配筋率参数分析.在一定范围增大恒载轴压比时,承载能力和屈服力均有显著提高,但恒载轴压比太大时,只提高了屈服力,极限承载能力保持不变;随着恒载轴压比增大,累积能量耗散也逐渐增大.预应力筋配筋率在小范围内增大时,骨架曲线基本一致,但当预应力筋配筋率增大到一定程度时,承载力和屈服力有较大提高,累积能量耗散也显著增大.随着普通钢筋配筋率的提高,承载力和屈服力提高;能量耗散对普通钢筋配筋率比较敏感,随着配筋率的增大,能量耗散显著增大,可以通过增加普通钢筋配筋率来提高桥墩耗能能力,但同时残余位移增大.

基于超声波换能器的钢筋机械损伤与锈蚀损伤检测及其对比研究

超声导波检测技术有检测耗时少、覆盖范围大等优点.为检测钢筋混凝土结构中钢筋损伤,采用超声波换能器研究不同深度和位置的机械损伤对超声导波传播的影响,建立损伤程度与导波特征关系.通过反射系数C定量分析损伤程度,并结合损伤反射回波判断损伤位置.在钢筋点锈蚀以及均匀锈蚀损伤检测中,锈蚀程度达到最大时,L波实际波速分别为4738.1 m·s^(-1)和5069.7 m·s^(-1),以此区分锈蚀损伤与机械损伤,最后基于小波变换的时频分析判断损伤状况.研究成果可为钢筋损伤检测研究提供参考.

拉索局部振动对斜拉桥地震响应的影响研究

拉索作为大跨度斜拉桥的主要承重构件,横向刚度较小,在地震荷载作用下容易发生索-梁和索-塔耦合振动,对斜拉桥的能量分布和阻尼特性产生较大影响,在斜拉桥地震响应计算中有必要考虑拉索的局部振动影响。根据子结构原理和自由度凝聚的方法,在斜拉桥动力特性和地震响应分析中可以考虑拉索的局部振动,并编制了三维有限元程序,对拉索局部振动的影响进行了研究。结果表明,考虑拉索局部振动时,斜拉桥纵向振型的参与系数有不同程度的减小,主梁和桥塔的加速度、位移、弯矩和轴力增大非常显著,短索的纵向位移减小,而长索的纵向位移增大,拉索脉动张力显著增大,拉索位移和张力时程出现拉索局部振动干扰的现象。

不同阻尼计算模式对斜拉桥地震响应分析的影响

大跨度斜拉桥阻尼组成复杂,各阶振型的阻尼差别较大。为了研究阻尼计算模式对斜拉桥地震响应分析结果的影响,以主跨448 m的杭州湾跨海大桥北航道桥为对象,对应用考虑结构阻尼分布影响的振型应变能比例阻尼理论、常数阻尼、Rayleigh阻尼理论的适用性进行分析。结果表明,地震响应结果与所用的阻尼理论有关,常数阻尼不能很好反映结构的阻尼特性,而Rayleigh阻尼模式的计算结果取决于选取的参考振型,在较大的频率范围内存在过大或过小估计结构阻尼的问题,具有很大的随意性。相比之下,振型应变能比例阻尼理论能够考虑斜拉桥阻尼的分布特性,比较合理。

交通行业预制构件商品化管理体系研究

随着交通行业工业化的发展,为适应从生产许可证制度向产品认证制度的过渡,优化预制厂建设及生产管理,论文结合区域行业发展的实际经验提出交通行业预制构件商品化管理体系,以及交通行业预制构件商品化产品建议目录,编制了交通行业工业化制造商品化运营的解决方案,制定了工业化生产后张法预应力混凝土T梁产品认证的实施细则,编写了T梁预制生产、施工与质量验收技术导则。

索-桥动态相互作用及行波效应对斜拉桥地震反应的影响

主要研究斜拉桥地震响应中拉索与梁、塔动态相互作用和行波效应的影响,索-桥相互作用的影响是根据结构动力学中广义自由度的概念,把索的振型作为自由度来考虑,通过把索边界节点的位移和索局部振型位移叠加得到索的整体位移,行波效应是通过在不同支承点输入具有一定相位差的同一条地震动模拟。以一座斜拉桥为例进行了数值模拟和参数分析,结果表明考虑索-桥动态相互作用时,出现了很多频率密集分布的索桥耦合振动的振型,桥梁模态频率变化较小;在一致地震激励下考虑索-桥相互作用时,梁和塔地震响应有不同程度的增大,部分索的纵向位移增大,相应脉动索力也明显增大;行波效应引起梁某些截面处竖向位移和弯矩增大,塔的纵向位移和弯矩减小,索的位移和脉动索力减小。随着行波波速的减小,梁和塔纵向位移减小,梁竖向位移、梁和塔内力先增大后减小,呈周期性变化。

预制拼装混凝土桥墩抗震性能拟静力循环加载试验

为了研究预制拼装桥墩与整体现浇桥墩抗震性能方面的差异,以常见城市高架桥为工程背景,制作完成了3个缩尺比为1∶3.5的试件模型,进行了整体现浇桥墩和无粘结预应力钢绞线预制拼装桥墩拟静力循环加载试验。通过给墩顶施加强迫往复位移,从5个方面研究了预制拼装桥墩与整体现浇桥墩抗震性能的差别,并对试验结果进行了纤维模型计算分析。结果表明:无粘结预应力预制拼装混凝土桥墩混凝土破坏轻微,耗能能力较弱,残余位移小,适合低烈度地区;无粘结预应力带耗能钢筋预制拼装混凝土桥墩墩底混凝土有明显压碎,耗能能力强,残余位移相对于钢筋混凝土现浇桥墩较小,适合中高烈度地区。

预制拼装桥墩滞回分析模型和损伤评估研究

为了研究预应力预制拼装桥墩的抗震性能与地震损伤特性,利用Bouc-Wen-Baber-Noori模型对已开展的预制拼装桥墩拟静力试验进行模拟,通过Matlab中的Simulink模块编制计算程序,根据试验结果确定滞回模型的关键参数,然后利用Park-Ang和改进Park-Ang损伤模型对桥墩损伤进行评估。结果表明:Matlab计算结果与试验结果吻合较好,桥墩损伤评估结果可靠,滞回模型和损伤分析模型可应用于预制拼装桥墩的抗震计算和评估。

30m节段预制T梁构造与力学性能分析

以宁波象山湾疏港3标段工程为研究背景,对工程中30m后张法预应力混凝土节段T梁进行研究。介绍了该工程的项目概况、节段T梁构造特点和预制成桥施工工艺流程,研究预制节段简支T梁的受力特征。通过有限元软件Midas建立模型,对节段预制简支T梁的力学性能进行检算分析。分析结果表明,30m节段预制T梁结构受力与变形满足相关规范要求,为高速公路预制T梁技术提供借鉴与参考。

Influence of Steel and Carbon Fiber Reinforcement Bars on Seismic Performance of Precast Segmental Bridge Columns

为了得到快速施工和利用新材料的预制节段桥墩设计方法，研究了部分钢筋替换为碳纤维筋时预制节段桥墩的水平承载力和破坏等级．首先通过与拟静力试验结果的比较证明了仿真分析的正确性，然后研究了部分普通钢筋替换为碳纤维筋，对拟静力循环荷载和地震地面运动分别作用时预制节段桥墩响应的影响．结果表明：碳纤维筋能提高桥墩水平承载力，增大有效刚度，降低等效粘滞阻尼比和滞回能量耗散．地震时程计算表明：部分普通钢筋替换为碳纤维筋时，使得预制节段桥墩在较强烈地震底面运动下不倒塌．利用绝对能量法分析了桥墩在地震地面运动下的能量吸收和耗散情况，并主要研究了4种桥墩试件在3种不同地震地面运动作用下的输入能量和滞回能量耗散，结果是随着桥墩输入地震能量的增大滞回能量耗散增长缓慢．

跨海大桥节段拼装桥墩的抗震设计

节段拼装桥墩是适应新的桥梁施工方法的新型结构体系,具有施工进度快、环境冲击少、施工质量高等优点。以矩形空心截面节段拼装高墩为例,利用纤维梁-柱单元建立桥墩的有限元模型,通过与已有拟静力试验结果的对比,验证模拟方法的正确性。在节段拼装桥墩的优化设计中,将水平承载力分析与理论模型的预测结果加以比较,并分析桥墩的地震时程响应。试验模拟结果表明,拼装桥墩的节段接缝处的耗能钢筋可以增强桥墩的水平承载力,显著提高其耗能、增大残余位移;提高预应力钢筋的配筋率虽能增强桥墩的水平承载力,但对能量耗散和残余位移影响不大;预应力筋有黏结时比无黏结时的水平承载力提高约30%,有黏结时的残余位移约为无黏结时的2倍。桥墩的地震时程响应分析结果表明,增加耗能钢筋可以提高桥墩的水平承载能力、减小桥墩顶部的最大位移、延缓桥墩的破坏过程。

桥梁工程在线课程与翻转课堂教学研究

桥梁工程作为土木工程专业本科生的一门专业必修课,对道路与桥梁专业学生非常重要。文章以桥梁工程课程为例,介绍了在线课程和翻转课堂教学模式改革的一些思路和实践。在线教学主要包括教案、课件、微视频、课前练习和课后达标测试等内容模块。翻转课堂结合在线课程的学习,在课堂上重点是知识的内化、释疑,课后的练习、巩固和达标提高等。这种新型教学模式,充分利用“互联网+”技术,可以大大提高学生学习的积极性、自主性。

斜拉桥主梁不同纵向约束刚度对动力特性的影响

斜拉桥纵向约束一方面允许结构在车辆、温度和混凝土徐变作用下产生适当位移,减少内力作用;另一方面防止结构在地震发生时产生过大位移而造成的梁端碰撞或落梁破坏。

考虑桥面板振动的桥梁结构低频噪声分析

桥梁结构在车辆的动力作用下,将产生振动并辐射低频噪声,这种低频噪声对人体健康有很大的危害。针对这一问题,提出了一种基于桥面板振动的桥梁低频噪声预测方法,主要包括考虑桥面板振动的车桥耦合振动、桥面板辐射声波以及空气波传播分析。以一座辐射低频噪声较强的钢桥为对象,分别采用基于桥面板振动和基于梁格振动的方法计算了结构振动与噪声,并与实测值进行了对比。结果表明,基于桥面板振动的预测更为准确。在此基础上,探讨了降低桥梁低频噪声的方法,结果表明,降低桥面粗糙度可以降低桥梁低频噪声,但当达到ISO极好路面标准后,进一步降低粗糙度产生的效果不明显;对端横梁用混凝土进行加强是一种简便有效的降低桥梁低频噪声的方法。

应用碳纤维筋控制桥墩地震损伤方法初探

为了减轻地震损伤和提高桥梁损伤以后的恢复能力,提出了在塑性铰区域配置部分碳纤维筋的桥墩抗震设计概念.用碳纤维筋替换部分纵向钢筋,利用碳纤维弹性模量与钢材相近而且强度高的材料特性来改善桥墩在强地震作用下损伤以后的变形性能.以一实际桥墩为例,用截面分层法计算碳纤维含量对截面弯曲性能的影响,确认了配置少量碳纤维可以提高纵向钢筋屈服以后的二次刚度结构特性.应用非线性地震响应分析方法,以不同强度和不同形式的地震波作为输入条件,根据桥墩的残余变形、最大曲率响应和能量吸收量等方面的比较结果验证了碳纤维筋对减轻地震损伤的作用.分析结果表明,如将普通纵筋的5%改配为碳纤维筋,在强地震荷载作用下桥墩残余位移以及最大曲率响应均小于普通钢筋混凝土桥墩.