大跨非对称小净距隧道施工力学响应及其开挖顺序研究

以深圳市龙岗区坪南路大跨非对称小净距隧道工程为依托,通过现场监测结果分析隧道衬砌内力变化情况,建立有限元模型对不同施工顺序下隧道的拱顶沉降、中夹岩柱稳定性与衬砌受力情况进行对比研究。结果表明,大跨非对称小净距隧道施工时临近中夹岩柱侧拱腰与拱脚为结构易失稳点,施工中需做加固处理;相比于大断面先行,隧道小断面先行时,大、小断面拱顶沉降、衬砌弯矩和轴力分别最多减小16.1%、10.6%、12.5%,同时提高中夹岩柱稳定性,水平应力和竖向位移分别最多减小16.7%和28.3%,利于其结构整体安全性;结合现场监测数据和数值结果对比分析,轴力与弯矩最大值误差分别控制在12.5%和16.5%以内,数值结果整体趋势与现场监测结果基本吻合,较好地验证计算模型的准确性和可行性,因此大跨非对称小净距隧道施工时,遵循“小断面先行、大断面后行、后行洞远离中夹岩柱区域先行”的原则较为合理。

车辆参数对大跨钢管混凝土拱桥车桥耦合振动响应的影响规律研究

车辆运行会引起桥梁振动,随着跨径增大,桥梁非线性增加,车桥耦合作用愈加明显.本文以575 m大跨钢管混凝土拱桥广西平南三桥为研究对象,对其开展了脉动试验和现场无障碍行车试验,同时建立了精细化车桥耦合有限元模型,进行了不同车速、车重影响下的车桥耦合振动响应分析,探索其响应规律,并提取桥梁重要截面处的冲击系数与现行规范计算值比较,讨论现行规范对该桥的适用性.结果表明:计算结果与现场脉动试验结果吻合良好,不同工况下的动应变时程曲线变化趋势基本一致.车速在20 km/h~60 km/h范围内,该桥的动力响应与车速大小无明显关系,当车速超过60 km/h时,挠度会随车速增加而急剧增大.车重增加会导致该桥最大动挠度增加,冲击系数减小,但桥梁实际的总响应并未减小.因此,严格控制过桥车辆的速度和车重,可有效降低行车荷载对桥梁的冲击效应.

基于TIFANP-TOPSIS-TIFCE法的大跨桥梁安全状态评估方法

针对传统方法子指标的不确定性问题,提出了一种基于三角直觉模糊网络分析法(triangular intuitionistic fuzzy analytic network process,TIFANP)、优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)和三角直觉模糊综合评价(triangular intuitionistic fuzzy comprehensive evaluation,TIFCE)的大跨桥梁安全状态评估方法。首先,建立大跨桥梁安全状态分层指标体系,采用TIFANP法确定考虑指标相互影响后的权重;其次,引入TOPSIS法分配指标各截面权重,进而获得子指标取值;然后,将桥梁安全状态划分为5级,通过TIFCE法构建指标在不同等级的隶属度和非隶属度函数,据此建立对应判断矩阵,并进行桥梁安全状态指数综合计算;最后,以某大跨悬索桥监测数据为依托,验证了所提方法的有效性。结果表明:所提方法能够更合理地处理评价指标间的相互影响以及专家评分时的不确定,可为运营期大跨桥梁安全状态的准确评估提供新思路。

大跨斜拉桥索塔钢筋笼连接技术研究

大跨斜拉桥索塔钢筋笼的施工质量直接影响桥梁的整体安全和使用寿命,传统的钢筋笼现场绑扎施工存在效率低、质量难以控制等问题。本文针对大跨斜拉桥索塔钢筋笼施工的特点,研究了钢筋预制装配式施工技术,详细论述了该技术的原理、流程、关键设备及材料,并对工厂化预制、微变形运输与姿态转换、模块化吊装等关键施工要点进行了深入探讨,提出了相应的质量控制措施,以期提高索塔钢筋笼施工效率和质量,确保工程安全可靠。

高墩大跨矮塔斜拉桥成桥动力特性及抗震分析

现代桥梁往高墩大跨径方向发展,对结构的动力特性和抗震能力提出了越来越高的要求。矮塔斜拉桥在这方面的研究还较少,因此本文以某待建高墩大跨矮塔斜拉桥为例,应用反应谱法和时程分析法对其进行研究,供其他同类型项目参考。

大跨连续刚构桥主梁预应力体系设计及施工工艺研究

为减少大跨连续刚构桥主梁预应力体系设计施工常出现张拉力不足或过度、伸长量与理论伸长量不符、锚具安装不牢固出现张拉滑丝、断丝等问题,文章对大跨连续刚构桥主梁预应力体系设计及施工工艺进行深入、系统地研究。文章对预应力体系设计施工艺术进行概述,并在此基础上总结了预应力体系设计施工艺术原理、设计要点及操作流程,从材料、施工设计、工艺设计等前期准备工作到预应力体系设计具体施工技术进行了详细分析,为大跨连续刚构桥主梁预应力体系设计施工提供参考及帮助。

超高大跨模板支撑体系施工及内力特性研究

为保障超高大跨模板支撑体系在施工过程中的稳定性,以北京石景山某园区综合服务中心为例,通过现场监测分析支撑体系在混凝土浇筑过程中的内力特性变化规律。结果表明,随着混凝土浇筑时间的增加,立杆顶部与底部轴力呈现先增大后趋于平稳的变化趋势;超高大跨模板支撑体系各立杆内力分配不均匀,最大轴力相差1.5倍,故设计支撑体系时应充分考虑冲击荷载扩大效应。

张弦梁结构在大跨度厂房中的应用

考虑到工业厂房大跨度、重载屋面、挠度控制严格,结构方案采用了张弦梁屋盖结构,通过顶部刚性梁构件、柔性拉索和刚性撑杆组成平衡体系。在附加外荷载的作用下,经过分析得出张弦梁屋盖结构的强度应力比、拉索拉力、跨中挠度限值及结构整体稳定性均满足了规范和相关工艺专业要求,安全冗余度较高。结构设计较为合理,可对后续类似工程设计项目起到指导意义。

大跨桥梁风致作用与抗风技术现况

大跨度悬索桥和斜拉桥的主梁具有自重轻、结构柔、阻尼低的特性,是风致振动的敏感结构,其抗风安全性和驾乘舒适性是必须解决的关键技术问题。桥梁风致作用的发现与技术发展历史上,风荷载在结构设计中的重要性,是通过一次次惨痛的工程灾难被铭记的。1897年,建成仅7个月的英国泰桥(Tay Bridge)的风毁事故使得人们意识到风荷载在桥梁结构安全设计、验算中的必要性。此后,在重要桥梁、建筑物的设计中,均须评估风荷载大小,用于结构设计。

近远场地震下RC大跨轻柔拱桥减隔震支座方案优化

为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响,通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律,得到大桥支座的优化布置方案.首先,基于模态分析,对比该桥与传统钢筋混凝土(RC)拱桥动力特性差异;其次,选取不同脉冲周期的近场地震动、近场无脉冲及远场长周期地震动记录;最后,研究近远场地震下拱桥的响应行为和损伤演化路径,得到优化桥梁的减隔震支座设计方案.研究结果表明:近场脉冲及远场长周期地震下的桥梁结构响应大于无脉冲地震响应;纵竖向地震下高墩柱剪力及弯矩包络曲线呈“S”形,墩身中部易形成塑性铰,高阶振型影响显著;桥梁纵桥向先于横向震损,损伤路径依次为矮柱、高墩柱及拱肋实心-空心截面段;摩擦摆支座减震效果最佳但位移较大,高阻尼支座方案在近场中长脉冲周期及远场长周期地震下仍会发生损伤,板式橡胶支座方案因无法保证支座同步滑移而不能形成准隔震体系;“高阻尼+摩擦摆”混合方案的支座位移小,拱肋及墩柱均处于弹性,是近断层大跨轻柔RC拱桥的优选减隔震方案.

四主缆大跨悬索桥抗震性能分析及减震措施优化

以燕矶长江大桥为工程背景,首先,采用动力非线性时程法分析了燕矶长江大桥抗震性能,并研究了设置电涡流-摩擦组合型阻尼器和黏滞阻尼器对大跨悬索桥抗震性能的影响;然后,对附加电涡流-摩擦组合型阻尼器摩擦力、阻尼系数和阻尼指数开展了参数敏感性分析;最后,从耗能角度分析地震作用下电涡流-摩擦组合型阻尼器减震特点.结果表明:在E2地震作用下,桥塔关键截面抗弯能力均大于弯矩需求;在“纵向+竖向”地震作用下梁端纵向位移较大.设置塔梁处纵桥向阻尼器后,可有效降低主桥梁端纵向位移;增大摩擦力、阻尼系数与降低阻尼指数均可提升梁端纵向地震响应的控制效果,但参数变化对桥塔控制截面的地震响应影响较小.阻尼系数较大时,电涡流阻尼主导了电涡流-摩擦组合型阻尼器耗能,相较于黏滞阻尼器,电涡流-摩擦组合型阻尼器对梁端纵向位移控制效果更好.

大跨结构风模拟及其小波分析

大跨空间结构的风速模拟需要考虑风的时间和空间相关特性以及局部区域内风载的非高斯特性。从大跨度结构的风速风载特点入手 ,讨论了几种常用的风速功率谱并比较了两种风模拟方法———谐波迭加法与线性滤波器法的特点 ,阐述了最大熵值法及其应用。指出Hermite变换法用随机过程的偏度系数和峰度系数可推导出符合度较好的PDF函数。还介绍了一种新兴的数学工具———小波分析 ,因其“数学显微镜”的特性 ,小波分析在大跨度空间结构三维风速模型分析中有良好的应用前景。

超大跨度马鞍形空间网格钢结构设计与施工关键技术

一、成果研究背景我国超大跨度空间钢结构的发展经历了从传统的桁架、网架网壳、索结构体系,发展到新型组合和混合结构体系等,由二维向多维组合形式发展的大趋势。经查询国内外相关资料,在传统的大跨空间钢拱结构设计中,大跨度空间钢结构其拱形钢结构构件通常用于屋盖体系,而非建筑下部的承重结构体系。

基于气象大数据的大跨桥梁温度效应预测方法

为了提高结构健康监测的经济性,扩大其应用范围,提出了一种基于气象站大数据信息的大跨度桥梁结构温度场预测方法,从而实现轻量化和可持续性的桥梁温度场及温度变形计算.以某大跨钢拱桁架桥为研究对象,通过气象数据平台获取气象站大数据信息(包括天气、气温和风速信息),利用Elbadry等改进的凯尔别克辐射模型计算桥梁关键构件各表面受到的辐射强度,基于热交换传递理论计算结构热分析边界条件,结合有限元分析方法进行结构瞬态热分析,从而获得目标桥梁关键构件的时变温度场.温度场的计算结果与桥梁上实测温度在时间历程和结构竖向分布上均吻合良好,平均误差在3%以内.将计算得到的结构温度施加到桥梁结构整体有限元模型上,得到桥梁结构的温度变形,桥梁支座纵向位移的计算值与实测值吻合良好,平均误差在13 mm以内.验证了所提出的基于气象站大数据的桥梁结构温度场预测方法是可行的,利用该方法可进一步得到桥梁结构的温度变形.

静风荷载下大跨斜拉桥上无缝线路受力与变形

大跨度斜拉桥在自然风场中易因自身柔度特性发生位移变形。为研究静风荷载作用下大跨斜拉桥上CRTS(China Railway Track System)双块式无砟轨道无缝线路桥梁及轨道结构在空间三向的力学性能分布规律,参照某一四线预应力混凝土斜拉桥工程实例,基于有限元法建立了大跨斜拉桥上无缝线路精细化空间耦合模型,分析了横桥向静风荷载作用下桥梁体系及桥上轨道结构的力学性能。分析结果表明:桥梁及桥上轨道结构三向(应)力最大值基本分布在斜拉桥跨中及边墩附近;各结构三向(应)力中,底座板、桥梁结构纵向应力峰值最大,约为横向应力峰值的8倍,约为竖向应力峰值的7倍、15倍,轨道板结构表现为横向应力峰值最大,且与其余两向应力峰值之间差距较小;各结构三向位移中,横向、竖向位移均在跨中及附近达到最大值,纵向位移在斜拉桥边墩附近达到最大值,其中,横向位移峰值是其余两向位移峰值的20余倍;桥梁两侧构件竖向、纵向位移方向相反,即桥梁表现为静风作用下的倾覆、弯曲倾向。研究成果可为风环境中大跨斜拉桥上线路设计、维护检修以及健康监测提供理论依据。

近断层脉冲型地震作用下大跨拱桥动力响应分析

为了研究近断层脉冲型地震动的速度脉冲特性和参数对大跨拱桥动力响应的影响规律,首先引入分解叠加(record-decomposition incorporation,RDI)法合成人工近断层脉冲型地震动,对比研究了不同等效脉冲模型的准确性,进而优化和验证了合成方法;然后以某大跨拱桥为工程背景,采用优化后的RDI方法合成了具有不同参数特征的人工近断层地震动,探讨了脉冲成分与残余分量对拱桥动力响应的影响机制;最后研究了不同脉冲参数对拱桥动力响应的影响规律。研究表明:优化后的RDI合成方法能有效模拟原始近断层脉冲型地震动,并得到具有不同脉冲参数的人工地震动;近断层地震记录的高频成分对拱桥结构动力响应具有显著的不利影响;随着脉冲幅值的增大,向前方向性效应和滑冲效应对拱桥动力响应的影响均明显增大;随着脉冲周期的增大,两种脉冲效应对拱桥动力响应均有显著的不利影响;对于脉冲个数的影响,双向脉冲的近断层地震动相比多向脉冲会引起拱桥更大的面内响应。

西安国际文化传播中心大跨斜幕墙支承结构设计

西安国际文化传播中心大跨斜幕墙支承采用竖向张弦桁架结构体系,结构造型独特新颖。对其结构选型和受力特点进行了重点介绍。采用MIDAS Gen软件建立有限元模型,进行非线性静力及抗震分析计算,同时采用ANSYS软件对考虑几何与材料双重非线性的结构整体稳定性进行了详细分析,探讨了安全系数取值等。分析结果及实际使用效果表明,幕墙支承满足正常使用的各项要求,并具有良好的抗震性能。

水滴形大跨钢屋盖结构风洞试验和风振分析

自然风经过大跨结构时,由于结构屋顶形状不规则,通常会引起柔性屋面的振动,因此针对大跨屋面结构抗风设计需要考虑风压分布和风振响应。以陕西省水务集团矿泉水生产车间为工程背景,制作了1∶200的刚性模型,通过刚性模型风洞试验测得该水滴型大跨钢屋盖结构的表面风压,研究了屋盖表面典型测点及整体的风压分布规律。基于风洞试验数据,对结构进行风振时程分析,得到了屋盖表面的风振响应和风振系数。结合刚性模型风洞试验和风振分析,深入研究了水滴形大跨屋盖结构的风压分布规律和风致振动特性,并总结了其共性规律。

基于InSAR技术的大跨桥梁温度变形监测研究

以国内某高速铁路钢拱桥为研究对象,选取2017—2018年期间59幅C波段Senti⁃nel-1号雷达卫星影像,利用PS-InSAR技术处理影像获得桥梁的视线向(Line of Sight,LOS)位移,根据SAR成像空间几何关系解算出支座的纵向位移.研究结果表明:支座纵向位移的时空特性与实际桥梁结构相符合,验证了PS-InSAR技术观测桥梁结构位移的可行性.建立支座纵向位移与温度的线性相关模型,并与结构健康监测系统的实测结果进行对比.两者吻合良好,相对误差控制在10%以内,验证了PS-InSAR测量桥梁结构位移的可靠性.利用有限元模拟温度作用下桥梁支座的位移变化,并与PS-InSAR位移时间序列进行对比.两者趋势基本一致,LOS向位移误差在[-10,10]mm,验证了PS-InSAR测量桥梁结构位移的准确性.

不均匀积雪致大跨网架结构局部损伤分析

网架结构管球连接处局部损伤是此类结构的重要安全隐患。在风致雪漂移引起的不均匀积雪荷载作用下,局部损伤会加剧,最终导致结构局部破坏。因此很有必要分析不均匀积雪荷载作用下带伤服役网架结构局部损伤劣化情况。采用CFD数值模拟技术,以一正放四角锥网架结构为研究背景,分析了在90°风向角、12 m/s风速下,持续降雪24 h中网架结构屋面不均匀积雪分布的变化情况,并建立可表征网架结构管球连接处存在裂纹损伤的多尺度模型,分析了网架结构节点存在不同裂纹尺寸局部损伤时,不均匀积雪致网架结构局部损伤劣化程度。结果表明:网架结构风致积雪不均匀程度非常显著,而且当网架结构管球连接处存在局部裂纹损伤时,在降雪中后期,有管球连接损伤的节点大多都出现了不同程度的裂纹扩展,节点为最不利分布的穿透型裂纹时,裂纹扩展最大为15.64 mm。说明在持续特大降雪这种极端荷载作用下,带伤服役网架结构局部损伤将进一步加剧,危及结构使用安全。