罕遇地震下高速铁路大跨矮塔斜拉桥减隔震性能研究

为研究不同减隔震装置对高速铁路大跨矮塔斜拉桥的减隔震机理,以某(90+180+90)m矮塔斜拉桥为研究背景,基于非线性时程分析建立有限元模型,研究摩擦摆支座、黏滞阻尼器和减隔震组合装置的减震效果及桥梁的抗震性能。结果表明:罕遇地震作用下,全桥主塔处采用摩擦摆支座和黏滞阻尼器的组合装置可以有效解决抗震问题,优化后选取摩擦系数为0.06、曲率半径为2 m的摩擦摆支座和阻尼系数为12000 kN·(m·s^(-1))-α、阻尼指数α为0.8的黏滞阻尼器;相比于单独使用摩擦摆支座或黏滞阻尼器,减隔震组合装置可大幅度减小全桥各关键截面的内力、桥墩位移及梁端转角,显著提升桥梁的抗震性能,剪力和弯矩的减震率分别达70.85%和76.94%,桥墩墩顶位移减震率达76.08%;各关键截面安全系数均大于1,结构均处于弹性范围,满足桥梁抗震性能的要求。

大跨径辐射式吊杆提篮拱桥参数敏感性研究

目的 研究大跨度辐射式吊杆提篮拱桥力学行为特点及控制策略,以主跨255 m无推力系杆拱桥为依托,探明不同设计参数对该体系拱桥结构响应的影响。方法 采用ABAQUS软件建立全桥有限元模型;采用均匀试验和多元回归分析方法,分析主梁重力密度、吊杆弹模、索力偏差、吊杆间距等结构参数变化对成桥阶段主要控制指标的影响及对结构响应的敏感程度。结果 成桥状态下,最敏感响应依次为主拱应力、主梁应力、主梁竖向变形、主拱竖向变形;均匀试验法表明:主梁竖向变形、主拱竖向变形、主梁应力、主拱应力的主要敏感参数分别为主梁重力密度、吊杆间距、吊杆间距、吊杆弹性模量。结论 基于均匀试验和多元回归分析法的参数敏感性分析可靠性强,能够揭示参数变化与结构力学行为的内在联系和规律,指导大跨径辐射式提篮吊杆拱桥的施工,为同类桥梁的参数敏感性分析提供参考。

高寒地区后张PC梁孔道冻胀损伤研究

预应力孔道内压浆料浆液及自由水冻胀致使混凝土沿纵向开裂,是高寒地区后张预应力混凝土(PC)梁特有的病害,严重影响结构的安全性、适用性、耐久性.为了明确病害特征,对冻胀受损梁体进行钻孔和解剖检测,进一步精细定量地研究冻胀效应,采用有限元软件ABAQUS建立孔道冻胀非线性模型,开展压浆料浆液冻胀行为分析和自由水冻胀参数分析,研究孔道内压浆液冻胀率和自由水体积的控制指标.研究结果表明:高寒地区后张PC结构孔道压浆后,受冻并先后发生压浆料浆液冻胀和自由水冻胀,致使孔道周围混凝土反复受拉而沿纵向开裂;压浆料浆液的体积膨胀率宜控制在0.80%以内,最高不得超过1.73%;泌水体积比宜控制在0.04%以内,最高不得超过0.52%,由此可有效降低孔道内压浆液及自由水冻胀的风险.

不同应力状态下混凝土空间徐变的统一表达式

单轴、双轴和三轴徐变试验结果表明,混凝土的徐变与弹性变形一样具有空间特性,但根据单轴徐变试验得到的徐变系数、徐变泊松比以及采用叠加原理计算的双轴、三轴应力状态下的空间徐变与实际情况存在较大偏差。为了准确计算不同应力状态下混凝土的空间徐变,介绍了应力组合对有效徐变泊松比的影响和基于有效徐变泊松比的空间徐变计算方法。另外,根据应力张量的弹性力学意义,引入了球应力徐变系数φm和偏应力徐变系数φd,提出了基于这两个徐变系数的空间徐变计算统一表达式,可计算混凝土在单轴、双轴和三轴等不同应力状态下的空间徐变。

复杂形变状态下混凝土的应变空间破坏准则

简单介绍了以应力、应变及能量表达的混凝土破坏准则,指出应变破坏准则不仅能反映材料破坏的形变本质,还具有应用方便等诸多优点。为了方便描述混凝土在应变空间的破坏面,引入了Haigh-Westergaard坐标系,并介绍了应变的H-W不变量、应变张量的不变量和主应变的平均值、标准差之间的换算关系。在分析国内外混凝土强度和形变试验资料的基础上,提出了在Haigh-Westergaard坐标系中由应变的H-W不变量表示的应变空间破坏准则的一般式和简化式。拟合得到了一种C50混凝土的应变空间破坏准则的各个参数值,并对一般式和简化式进行了比较,指出一般式适用于各种形变状态,简化式在一定条件下能满足工程应用的要求。

高墩大跨连续箱梁铁路桥动力性能试验研究

运用有限元软件分析主跨108 m的宜万铁路双流大桥主桥的自振特性及车桥耦合动力响应。采用脉动法测试桥梁的自振频率、振型及阻尼比,通过全桥动载试验测试列车以不同速度通过桥梁和在桥上制动时桥梁的应变、位移及加速度时程响应。通过实测与计算结果的比较分析表明,该桥具有良好的竖向、横向刚度和结构强度,结构动力性能良好,列车运行安全性与平稳性较好。

合龙条件对矮墩连续刚构成桥状态的影响分析

以四川某矮墩连续刚构桥为工程背景,分析了合龙时的温度(包括均匀温度和温度梯度)、高差及顶推力等因素对矮墩连续刚构成桥后的结构内力和线形的影响。分析表明:合理的顶推力可以有效改善矮墩连续刚构成桥后的受力状态和线形,据此提出了考虑合龙温度和混凝土后期收缩徐变影响的顶推力确定方法。

PC箱梁桥裂缝成因及防治对策

针对PC箱梁桥在施工或使用中混凝土出现开裂的情况,将裂缝分为“荷载裂缝”和“变形裂缝”两大类,分析了裂缝的特征及成因,提出了防治对策。

基于主导模态的高速铁路矮塔斜拉桥易损性地震动强度参数研究

以怀邵衡铁路(90+180+90)m矮塔斜拉桥为工程依托,采用平均振型能量系数作为桥梁主导模态识别指标,在此基础上提出用于评估桥梁易损性的基于主导模态的地震动强度参数,并进行该参数的合理性分析。结果表明:基于主导模态的地震动强度参数充分考虑了地震动及结构自振特性,与桥梁地震损伤分析结构响应参数具有很强的相关性;针对高速铁路矮塔斜拉桥地震响应特性,斜拉索索力变化率相对其他需求参数敏感性较弱,较难量化结构地震功能损伤程度;与传统参数相比,基于主导模态的地震动强度参数在相关性、充分性及高效性上具有较强的优势,该参数可用于同类型桥梁地震功能易损性分析。

地震作用下梁体碰撞间隙宽度的概率分析方法

为了表征地震动随机性对梁体碰撞间隙宽度设计的影响,基于随机振动理论和矩阵系统可靠度运算方法提出一套评价桥梁系统间隙需求宽度的概率方法。首先,建立空间地震激励下的桥梁碰撞间隙需求概率模型;其次,建立了桥梁梁体碰撞的有限元模型,推导了震级与梁体间隙宽度超越概率的关系;最后,基于矩阵系统运算方法得到桥梁系统所有碰撞处(梁体与梁体、梁体与桥台)各碰撞间隙宽度和桥梁系统碰撞概率关系。研究表明:随着震级增加,间隙宽度需求成非线性增加;梁体-桥台碰撞需求基本一致,梁体-梁体的碰撞概率比梁体-桥台碰撞概率要约大20%;在震级为7时,三个碰撞点均发生碰撞的超越概率约为63%,至少两处发生碰撞的概率为95%,至少一处发生碰撞的概率为100%。

桥梁施工监控2020年度研究进展

桥梁施工监控是桥梁施工技术的重要组成部分和确保桥梁施工质量的关键,也是桥梁建设的安全保证,已成为桥梁工程领域研究的重要内容。通过文献调研的方式,以"施工控制/监测/监控""施工控制理论/方法""施工监测系统""智能监测"等为关键词,在Web of Science、Science Direct及中国知网上搜索、整理了2020年度发表的60余篇科研论文,主要对学者们在桥梁施工控制理论方法、施工控制参数识别和状态预测、桥梁施工监测系统与智能监测等方面取得的研究进展进行了归纳、梳理和总结,并对今后桥梁施工控制研究的热点进行了展望。

土木工程实践教学创新与大学生结构设计竞赛耦合模式探析

实践教学是新工科背景下土木工程人才培养的重要环节之一,具有新的内容和目标要求。积极探索大学生结构设计竞赛与实践教学耦合,从实践教学目标、知识深化、创新创造、团队合作、综合素质及能力培养等方面进行探析,提高学生分析问题、运用所学专业知识解决问题的综合能力。该赛事作为实践教学的重要平台和有效载体,将二者有机融合,进一步强化“以本为本”教育方针,同时为实践教学改革提供思路和启示,提升人才培养质量。

铁路刚构-连续混合梁桥钢-混结合段合理构造参数研究

以主跨216 m杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥为背景,研究铁路钢-混结合段的力学性能及传力机理,并讨论该桥钢混结合段的合理构造参数。采用ANSYS软件建立其钢-混结合段局部有限元模型,分析结合段中钢与混凝土内力的分配情况,并对影响其传力分配的构造参数进行探讨。结果表明:结构纵向受力板件处于受压状态,钢梁应力沿结合段逐渐减小;承压板分担轴力比例约为56.2%,随着承压板厚度增加,其分担荷载比例也有提高,承压板厚度在40~60 mm之间时提高较快,承压板厚度大于60 mm后提高不明显;钢梁埋入段长度大于2.5 m后,对传力效果的影响不大;剪力钉刚度的增加会显著提高其承担的顺桥向剪力,并增加剪力沿横桥向分布的不均匀性。

结构不确定性对高速铁路矮塔斜拉桥概率地震需求的影响

为研究结构不确定性对高铁矮塔斜拉桥概率地震需求影响,以怀邵衡铁路沅江大桥(90+180+90) m的矮塔斜拉桥为研究对象,基于随机参数概率分布,考虑混凝土材料相关性,采用拉丁超立方抽样方法建立地震动-桥梁样本。通过OpenSees软件建立非线性动力时程模型,并采用增量动力分析方法计算、对比分析并明确不确定性与确定性对矮塔斜拉桥概率地震需求的影响,探明桥梁地震需求与随机参数的关系。研究结果表明:支座摩擦因数、混凝土容重、核心混凝土峰值应变、核心混凝土峰值抗压强度、阻尼比、结构尺寸、非核心区混凝土的应变和强度是影响高速铁路矮塔斜拉桥概率地震需求的敏感参数。纵横向地震作用下,索塔曲率和梁端转角变化异于其他地震需求参数。结构不确定性对该桥概率地震需求分析影响显著,将梁端转角作为地震需求参数,为探明高速铁路桥梁地震功能损伤分析提供依据。充分考虑结构不确定性因素影响,是保障桥梁地震易损性分析准确可靠的基本前提,对厘清桥梁地震损伤具有理论及实践意义。

桥梁结构试验技术2020年度研究进展

桥梁结构试验主要是通过对桥梁结构本身或模型施加静力或动力作用,利用测试技术采集精确可靠的试验数据,获取桥梁结构真实行为,以解决桥梁工程领域科研与设计中存在的问题。桥梁结构试验作为推动桥梁工程领域发展的重要手段,长期以来一直起着举足轻重的作用。随着测试技术的进步,桥梁结构试验技术也受到了学者们的广泛关注。为了促进该领域的进一步发展,指导先进测试技术在桥梁结构试验领域中的推广和应用,对桥梁模型试验、桥梁现场试验、桥梁测试技术三个关键方面的技术方法进行了系统的介绍,并对2020年度内较有启发性的相关研究进行了介绍与总结,发现桥梁结构试验技术正进一步朝着多学科交叉融合的大方向发展。

活性炭—超滤联用工艺在沙头角水厂的应用实践

沙头角水厂运行已近二十年,工艺及设备等问题导致其应对多水源水质变化能力不足,水质生物安全风险性较大。为此,水厂通过升级改造,建立了以活性炭—超滤为核心的净水工艺流程。运行一年多的结果表明,新工艺运行稳定,出水浊度<0.1NTU,耗氧量去除率超过50%,出厂水细菌和浮游生物数量为0。水厂应对原水水质突变能力明显提升。

S水厂反冲水泵的节能增效改造

用高分子材料和表面粘涂技术对反冲水泵进行修复改造,并用软启动器启动水泵,使水泵的能耗下降了2.8%,达到节能增效,延长设备使用寿命的目的。

双线铁路曲线简支槽形梁的空间分析

研究目的:曲线槽形梁是一种梁、板组合的开口结构,在竖向荷载作用下梁体会产生弯扭耦合效应,道床板会发生双向弯曲和扭转,其受力较为复杂。结合一跨双线铁路曲线简支槽形梁的受力分析,研究曲线槽型梁的力学特性并指导设计和施工。研究结论:曲线槽形梁的受力呈现明显的空间特性,在竖向荷载作用下,曲线外侧主梁下缘承受的拉力较大,曲线内侧相对较小,道床板的剪力滞现象比较显著,支座不均匀沉降10 mm对梁体的受力影响不大。在上部竖向荷载逐渐增加的过程中,主梁上翼缘产生的内向侧移越来越大,槽口逐渐缩小。弯扭耦合效应使槽形梁曲线内、外侧的支反力大小不一,曲线外侧梁端支座反力比曲线内侧大,梁体有向曲线内侧整体平移变形的趋势。

深圳市沙头角水厂深度处理工艺研究与设计

根据原水低浊、高藻、碱度及硬度偏低的特点,充分利用水厂现有构筑物进行升级改造,通过试验确定采用絮凝沉淀+活性炭滤池+超滤的净水工艺,并预留再矿化工艺。分析了中试系统的处理效果,并对升级改造的活性炭滤池、超滤膜等主要构筑物设计进行了阐述。

无黏结预应力UHPC梁弯曲性能试验研究

为研究无黏结预应力UHPC梁的弯曲力学行为,探究UHPC桥梁结构的合理应用形式,通过一片大尺寸矩形梁的弯曲试验,获得了预压力作用下UHPC梁弯曲的破坏模式、裂缝分布及发展等结果。结果表明,无黏结预应力UHPC梁最终因水平裂缝开展引发骤然卸载而失效,试验荷载远低于按正截面破坏计算的理论值;弯矩导致的竖向裂缝数量少、间距大,UHPC拉伸性能未得到充分利用。