新型空心管状翼缘钢板组合梁设计理念与力学性能

工字钢组合梁桥正朝着少主梁、精简横向联系的方向发展。与传统多主梁复杂横向联系组合梁桥相比,双主梁桥由于采用了开口截面的结构形式,极大地削弱了其抗扭能力,在偏载作用下会产生较大的变形及翘曲应力,使钢主梁处于弯扭耦合的受力状态。空心管状翼缘钢板组合梁采用空心钢管取代传统的平板上翼缘,提升了稳定性,改善了结构性能。本文通过理论分析和实体有限元法的计算,研究了单梁在自重与横向风荷载作用下的稳定性;对非组合截面的组合体系下的稳定性能进行了分析与比较,并分离出扭转翘曲应力和纵向正应力,研究了不同跨径下扭转效应的影响。最后,对横向联系、加劲肋的影响进行了分析。研究结果表明,空心管状翼缘钢板组合梁桥扭转刚度大于传统工字形截面组合梁扭转刚度,自身横向稳定性好,并且需要较少的横向联系与加劲肋,可实现单梁吊装,避免采用过多临时加固及支撑措施,提高施工效率。

新型桥梁“耗能-限位”一体化弧形板装置力学性能试验及参数敏感性分析

为解决强震作用下中小跨径简支梁桥的落梁问题,研发了一种经济高效、安装便捷的新型“耗能限位”梁一体化弧形板装置.首先采用拟静力试验研究了不同截面的弧形板装置滞回耗能行为和疲劳破坏机理,接着采用数值分析的手段探讨了参数对装置力位移骨架曲线及等效阻尼比的影响规律,并补充了弧形板装置的防落梁行为模式与极限承载能力.结果表明:提出的新型弧形板装置具有优异的耗能能力,T形截面的弧形板结构更加合理,等效阻尼比最大能达到近40%;弧形板装置可通过分离几何参数对耗能能力、滞回强度、刚度及位移能力进行设计,增大中间截面的腹板高度h2是提高弧形板耗能能力的最有效手段,增加50%的h2能提高50.1%的最大强度与约4.7%的等效阻尼比.所提出的新型防落梁装置为桥梁中小震消能和强震柔性防落梁提供一体化装置解决方案.

震后RC桥墩竖向承载力最优工程需求参数的选取方法

桥墩结构的震后竖向承载力是评估梁式桥梁震后通行功能的重要指标,但其难以测量。为了快速定量地评估桥梁结构的震后通行能力,对评估梁式桥梁结构震后竖向承载力的最优工程需求参数(EDP)进行了系统地研究。首先选取与墩柱残余侧移和损伤相关的5个EDPs,通过对考虑了材料不确定性的RC桥墩进行Pushover分析和动力时程分析得到5个EDPs,进一步对震后的桥墩进行Pushdown分析获取震后竖向承载力。然后采用回归模型对所选EDPs与震后竖向承载力损失比的关系曲线进行回归分析,选取竖向承载力损失比关系曲线的最优回归模型为在ln(x)-y坐标系中的正态累积函数模型,进一步通过最优EDP评价准则对评估竖向承载力损失比的5个EDPs进行评价分析。评价结果表明:当考虑震后可计算性时,峰值侧移率最优;当考虑震后可测性时,残余侧移率最优;当考虑余震时,改进的Park-Ang指标最优。通过选取的最优EDP可以建立桥梁结构功能指标与抗震性能指标之间的联系,为进一步发展和完善桥梁结构的抗震韧性评估和设计提供参考。

复杂山区铁路安全选线研究

复杂山区铁路具有地质灾害频繁、环境保护要求高、安全风险源多等特点,以瑞金至梅州铁路平远至热柘段局部方案为例开展铁路安全选线研究。针对项目的环境敏感点、不良地质、危险源等因素,从建设安全和工程投资两方面开展安全选线初步研究;从工程地质条件、线路顺直度、工程实施难易程度、建设运营安全性、工程投资等六方面开展安全选线深化研究,优选对线路建设运营无显著安全影响且投资省方案,达到了科学选线的目的,为复杂山区铁路安全选线提供了案例参考。

偏心作用下预制拼装桥墩-盖梁体系抗震性能研究

目的 研究不同盖梁节段和盖梁-桥墩连接方式对预制拼装双柱墩偏心作用下的抗震性能的影响。方法 采用有限元软件ABAQUS建立7组预制拼装双柱墩,对其进行偏心作用下拟静力模拟研究,改变桥墩的盖梁节段连接和盖梁-桥墩连接方式,对比分析拼装桥墩和现浇桥墩的滞回曲线、骨架曲线、破坏形态、耗能性能和延性,研究不同盖梁节段连接和盖梁-桥墩连接方式的桥墩抗震性能。结果 盖梁节段键齿连接桥墩,采用灌浆套筒和预应力连接的承载能力与现浇桥墩相比均有小幅度提高,提高幅度在10%以内,抗震性能参数几乎一致。结论 盖梁斜键齿连接,盖梁-桥墩灌浆套筒和盖梁-桥墩预应力连接的预制拼装桥墩与现浇桥墩性能基本一致,同样具有良好抗震性能和整体性,满足抗震要求。

基于统计指标的曲线桥支座脱空病害识别方法

为快速评估曲线连续梁桥支座健康状态,提出了基于时程统计指标的桥梁支座脱空病害识别方法。首先,提取行车激励下桥面测点加速度信号的20个时程统计指标,通过概率统计的方式,得出各统计指标的置信区间;其次,根据各时程统计指标对支座脱空的敏感程度不同,采用熵值法确定各统计指标的权重分配值;最后,根据各测点异常指标数计算损伤指数,综合判断测点附近支座是否出现脱空病害。为验证方法的有效性,以某3×25 m曲线连续梁桥为工程背景,建立车桥耦合动力学模型进行分析验证。结果表明:该方法可以准确识别脱空支座所在位置,并且可以有效识别较小的损伤;相比于中间支座脱空,时程统计指标对端支座脱空更为敏感。

车流密集程度对重载随机车流与桥梁耦合振动影响分析

目的 将元胞自动机建立的重载随机车流模型引入车桥耦合振动系统,探究重载随机车流密集程度激发桥梁振动响应规律。方法 基于元胞自动机和NaSch模型,模拟道路交通周期边界条件下单向双车道重载随机车流,真实还原桥梁上车流演变规律,建立考虑车型、车速、车道、车重和驾驶员行为特性的重载随机车流-桥梁耦合振动模型;采用MATLAB软件编程求解重载随机车流与桥梁耦合振动特性。结果 重载车流从自由流向阻塞流转变,桥梁竖向挠曲变形逐渐增大,振动加速度先增大后减小;阻塞流时桥梁产生最大竖向变形,密集流时桥梁竖向振动速度和加速度响应最剧烈。桥梁振动响应的能量峰值主要集中在桥梁主频4 Hz和9 Hz附近,且随着车流密度增大、车速降低,随机车流激发的桥梁振动响应能量峰值先增大后减小。结论 车辆占有率为18%的密集流出现最大振动响应能量峰值,车辆占有率为31%的拥挤流最易激发桥梁高阶频率振动。

基于围岩支护特征运营隧道病害分析与治理

隧道结构病害已成为困扰隧道运营的主要问题,隧道衬砌产生病害的直接原因是隧道结构所处应力场改变,结构承受的荷载大于结构承载能力引起的变异。隧道建设管理协同性差及智能化管理程度不够等原因也是造成隧道结构产生病害的主要原因。采取隧道结构概念分析方法对隧道围岩塌方集中冲击荷载及围岩蠕变劣化持续荷载工况下围岩支护特征进行了分析,提出了隧道病害综合治理、隧道全寿命周期病害治理协同机制构建及隧道病害治理建养一体智能化技术思路,为隧道工程建设及运营管控提供参考借鉴。

新工科背景下基于神经网络的隧道工程缺陷检测研究

隧道是综合交通运输体系的重要组成部分,是人民便捷生活的基本保障。为响应新工科建设号召,应对新一轮科技革命和产业变革,提升科学化建设要求,基于全卷积神经网络对隧道工程缺陷检测中表面裂缝检测方法进行了探究。通过已有照明拍摄平台采集到的隧道表面图片,采用全卷积神经网络模型对图像中裂缝识别分类,再通过Adam优化器进行细化分割。研究结果表明该模型具有一定的可行性,模型评价结果较好。输出的高精度裂缝骨架可以对缺陷类型进行判定和初步处理,为后续实际缺陷评测和修补工程提供参考。

下承式钢箱提篮拱桥拱肋拼装支架方案研究

以绵阳科技城大道涪江大桥为工程背景,采用数值模拟对拱肋的拼装支架方案进行比选。针对直立支架与斜支架方案,分别建立了有限元模型,分析了施工过程中结构的稳定性。结果表明,采用直立支架拼装拱肋,拱肋易发生侧向失稳,不满足工程要求。研究采用斜支架,因其结构稳定性较好,关键施工阶段的稳定系数均大于4.0,满足要求。依据稳定性分析结果,同时考虑2种方案的施工难易程度,进一步提出了斜支架与直立支架组合的方式进行拱肋拼装,并介绍了该方案的施工要点及流程。采用此方法,成功完成了涪江大桥的拱肋拼装。

基于协同理论的交通建设工程高质量发展机制研究

交通高质量发展研究主要集中于交通运输可持续发展政策、评价原则以及评价指标体系,对交通建设工程评价体系有待拓展研究。依托2011年—2020年江苏省交通建设工程相关指标数据,选取评价指标,构建交通建设工程高质量发展评价指标体系,基于耦合度与耦合协调度理论采用Excel得出耦合度以及耦合协调度,进行交通建设工程与地方政府、市场企业与社会民众的耦合协调分析。结果表明,2011年—2020年江苏省交通建设工程与市场企业和社会民众之间耦合度最好,二者之间均经历了由失调到协调的过程。对交通建设工程高质量发展提供有效路径与政策建议,为交通强国建设提供理论指导与科学依据。

市政道路桥梁结构设计加固方法探析

近些年来,我国城市发展规模日益扩大,与之相关的基础设施愈发完善,社会对市政道路桥梁的要求越来越高。道桥结构设计非常复杂,若要保障最终的工程质量,就要对道桥结构进行合理加固。目前,对市政道路桥梁进行设计时,还存在一些问题,比如,工程稳定性有待提升。因此,需进一步优化结构设计,采取有效的加固手段,提高工程质量。

大跨连续梁拱组合体系桥拱脚结合段局部应力分析

大跨连续梁拱组合体系桥拱脚结合段的构造和受力复杂,需要对此处进行局部应力分析。结合工程实例,采用有限元法对拱脚结合段进行建模,提出了局部模型边界力的施加方法,并对其施加整体模型计算出的内力进行细部计算,分析局部应力状态。计算和分析结果表明,拱脚结合段的应力总体上满足设计规范要求,横隔板分别与顶板、底板和腹板相连接的倒角位置出现应力集中现象,建议对倒角设置平顺过渡段;在拱肋插入处的顶板和支座位置处的底板存在应力集中现象,建议对这些位置加强布置构造钢筋。

基于NSGA-Ⅲ的桥梁网络多目标维修决策优化研究

桥梁网络维护方案的制定需权衡多个决策目标以保障其运营安全。为推动桥梁网络维护的低碳化,考虑桥梁网络在运营和维护期间的碳排放,以桥梁网络整体性能最优、碳排放量和维修总成本最小为目标,以桥梁个体满足最低性能要求为约束条件,构建桥梁网络多目标维修决策优化模型,并率先将NSGA-Ⅲ算法应用到桥梁网络维修决策领域,通过其参考点策略从大量的非支配解集中筛选更优的桥梁网络维修方案,以实现网络性能、维护成本和低碳环境的综合考量。模型求解过程中,从收敛性能、解集分布和目标函数性能分析三方面,研究多目标下NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ的求解效果。研究结果表明:NSGA-Ⅱ在求解桥梁网络双目标维修决策优化问题上要优于NSGA-Ⅲ,而NSGA-Ⅲ更适合求解目标个数为3个及以上的桥梁网络维修决策多目标优化问题;对于桥梁网络性能-成本-环境的多目标优化,NSGA-Ⅲ可获得更低的成本、更低的碳排放量和更高的网络性能,这表明NSGA-Ⅲ是求解桥梁网络多目标维修决策优化问题非常有效的工具。

陶瓷透水路面砖渗透系数与孔隙特征的定量关系模型

利用X射线计算机断层成像及图像三维重构技术获取了陶瓷透水路面砖的孔隙特征参数与渗透系数.基于沿程水头损失及局部水头损失影响因素,选取合适孔隙特征参数,并利用量纲分析法建立了渗透系数与孔隙特征参数的定量关系模型.结果表明:通过统计学检验方法对建立的定量关系模型进行检验,发现所建立模型是合理可靠的;渗透系数受有效孔隙迂曲度、有效孔隙半径均值的影响最大,受有效孔隙比表面积、有效孔隙等效喉道半径及有效孔隙等效喉道长度的影响较小.

桥墩受侧向撞击作用下静力简化分析方法

为了深入探究钢筋混凝土桥墩受侧向撞击时的静力简化方法,基于桥墩受撞击作用与静力作用下产生的侧向变形效应相等,建立了桥墩弯曲应变能和剪切应变能的计算公式.针对不同截面形式和不同约束条件下的桥墩模型,分别得出了桥墩在正弦、三角形和矩形撞击荷载波形作用下的等效撞击力简化公式,并分析了撞击力峰值和等效值之间的关系.结果表明:当矩形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面长度的比值小于3.7,或圆形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面半径的比值小于6.2时,需充分考虑桥墩剪切应变能的影响;荷载波形对等效撞击力取值影响较大,当撞击荷载波形接近正弦、三角形和矩形波时,等效撞击力系数的建议值分别为0.64、0.52和0.91.研究结果可为桥墩等效撞击力取值提供参考依据.

特重车辆荷载作用下独柱墩连续箱梁弯桥抗侧倾和抗滑移分析与加固构造

在分析特重车辆作用下独柱墩连续箱梁弯桥倾覆倒塌事故的基础上,提出导致连续箱梁桥发生倾覆的重要原因是主梁在特重载偏心作用下产生侧倾与滑移的共同作用.以湖北省鄂州市发生倾覆落梁事故的三跨连续箱梁弯桥为工程背景,开展抗侧倾和抗滑移理论计算和有限元分析,提出桥梁整体化的抗滑移加固构造.结果表明,该桥梁具有较高的抗侧倾能力,但抗滑移能力明显不足,特重载偏心作用下产生的切向力显著大于支座的最大抗力,主梁极易发生滑移而倾覆.单纯增大桥梁抗侧倾能力的加固方法对提高主梁的抗倾覆效果不佳,应同时增加桥梁的抗滑移能力.该桥梁采用整体化抗滑移加固构造后,具有较强的抗滑移和抗侧倾能力,在特重载偏心作用下主梁不会发生倾覆破坏.

大跨度高速铁路连续刚构桥转体施工监测与控制技术

为解决跨运营高速铁路连续刚构桥转体施工稳定性和安全性问题,以新建福州至厦门铁路西溪特大桥为研究对象,在分析新建高速铁路连续刚构桥与既有铁路线关系的基础上,提出“支架现浇+转体施工”的施工方案,并采用现场实测法研究转动称重关键参数。针对转体施工总体工艺,提出转动体系施工控制措施、转动平衡控制措施、转动牵引力及制动距离控制措施。研究结果表明,转动过程的平顺性验证了转动称重关键参数的准确性;在正常匀速转动阶段,梁体转动角速度变化平稳,平均转动角速度为1.12°/min,墩柱沿纵桥向和横桥向的姿态稳定;转动完成后轴线最大偏差为3.5mm,满足规范限值要求。

基于犹豫模糊语言模型的高铁地面沉降风险区划

为了评估高速铁路的沿线地面沉降风险,建立新的犹豫模糊二元语言-数据包络分析(DEA)模型.该方法根据犹豫模糊二元语言计算理论处理评估意见,基于最大群体共识度原则调整专家权重,采用DEA模型确定因子权重,弥补以往评估方法一致性检验难通过、评估过程难度高及评估人员共识度低的缺陷.将犹豫模糊二元语言-DEA分析模型应用于安徽省淮北正在建设的某高铁工程,构建灾害因子、易损因子和敏感因子的风险评估指标体系,建立个体犹豫模糊评价集合和群体犹豫模糊评价矩阵,求得各因子权重.基于GIS系统实现灾害性、易损性和敏感性指标区域风险分布的可视化展示,得到高铁沿线地面沉降风险分布.结果表明,DK66-DK67为风险最高区段,须加强该区段的沉降监测.

基于MTLBO和ELM的沥青路面抗滑性能预测

针对沥青路面抗滑性能预测在精度和可靠性方面的不足,本文提出了基于改进教学优化算法(Modified Teaching-Learning-Based Optimization,MTLBO)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的沥青路面抗滑性能预测模型.首先,利用MMLS3载荷模拟器对6块路面试样进行模拟加载,达到每个加载周期后,利用高精度激光扫描仪和摆式仪分别对路面试样的宏观纹理和抗滑性能表征指标摆值(British Pendulum Number,BPN)进行采集,提取与抗滑性能相关的纹理指标.其次,鉴于ELM训练过程时间短且具有良好的模型泛化能力,本文利用ELM预测沥青路面BPN的变化趋势.为了提高ELM的全局搜索能力和预测结果的准确性,引入MTLBO对ELM输入层和隐藏层之间的权重(ω_(i))和偏置(b_(i))进行优化,从而更好地反映路面BPN与纹理指标之间的非线性映射关系.最后,以均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)和预测样本复相关系数(R^(2))作为评价指标,与现有的支持向量机(Support Vector Machines,SVM)、ELM、基于教学优化的极限学习机(TLBO-ELM)3种方法进行比较,本文所提出的基于改进教学优化的极限学习机(MTLBO-ELM)预测结果的均方根误差分别降低了1.80%,1.50%,1.07%.