公铁两用大跨度斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性研究

高速铁路大跨度斜拉桥结构变形受其复杂服役环境影响显著,而无砟轨道对工后变形的调整能力有限,因此大跨度斜拉桥的复杂变形条件将直接影响其上无砟轨道结构的适应性。以沪渝蓉高铁长江北支公铁两用大跨度斜拉桥应用无砟轨道为工程背景,建立无砟轨道-大跨度斜拉桥一体化精细空间有限元模型,分析铁路、公路以及温度等多种荷载联合作用下大跨度斜拉桥-无砟轨道体系平顺性、无缝线路稳定性和无砟轨道层间变形协调性,从而对大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性开展深入研究。结果表明:在运营荷载及温度荷载最不利组合作用下,大跨度斜拉桥主梁线形平顺,变形平缓,桥梁整体刚度较好,桥上无砟轨道几何形位可以满足静态验收标准;大跨度斜拉桥上无缝线路的强度和稳定性满足要求,扣件工作性能良好,钢轨伸缩调节器的设置可有效释放梁端钢轨的纵向应力;无砟轨道层间设置橡胶隔离层且不跨主梁桁架节间的布置方式可提高大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形协调性能,使得桥上无砟轨道层间始终处于受压状态,达到“隔而不离”的桥上轨道层间理想服役状态;大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥-无砟轨道体系变形适应性良好。本文研究成果可为公铁两用大跨度钢桁梁斜拉桥上无砟轨道的应用提供技术参考。

大跨度斜拉桥模态参数长期追踪及其变异性分析

为了丰富大跨度斜拉桥模态参数的实测数据库,依托苏通大桥结构健康监测系统采集的数据,采用所建立的模态自动识别和追踪方法,获取了2010年期间该桥的模态参数值,并据此分析了在温度和风速作用下桥梁模态参数的变异性。研究结果表明,大桥主梁模态频率的变化受温度和风速共同影响,随着温度的升高而降低,随着风速的升高而增加。大桥主梁模态阻尼比的变异性显著大于模态频率,低风速下主梁一阶侧弯阻尼比在0.5%~15%之间波动,风速大于9 m/s时逐渐降低并稳定在2%左右。大桥主梁前四阶竖弯阻尼比受气动阻尼的影响较大,在风速较小时随着风速的增加略有增加。研究结果可为大桥的服役性能评估与运营管理提供参考。

西安城市展示中心长悬挑、大跨度钢结构设计

西安城市展示中心由南馆、北馆和连桥组成,其中南馆悬挑长度62m,连桥跨度150m。结合建筑方案特点,南馆与连桥采用整层钢桁架结构体系,结构布置与建筑形态高度契合。介绍了南馆、连桥、穹顶、屋面等位置的结构布置情况,明确了超限项和抗震性能目标,对于多杆件复杂交汇钢节点进行有限元分析。针对南馆、连桥屋楼盖振动舒适度不足,设计布置了调谐质量阻尼器(TMD),实测减振效果显著。对连桥提升过程进行施工模拟,结果表明该过程增加了连桥挠度,需要考虑提前起拱。对超长连体结构温度和地震行波效应进行分析,根据结果对连桥楼板配筋和局部框架柱进行了加强。大震弹塑性分析与防连续倒塌分析结果表明,结构满足“大震不倒”的性能目标,结构冗余度较高,具有良好的防连续倒塌能力。

大跨度钢桁架结构卸载模拟及监测技术研究

以江苏省盐城黄淮湿地博物馆钢桁架结构卸载施工为背景,旨在通过有限元技术及基于多传感器融合的现场监测技术研究大跨度桁架结构卸载施工关键技术。研究结果表明:有限元计算结果能够获取卸载施工过程中的关键要素,为后续监测方案的设计提供参考。后续的监测结果表明,有限元方法对位移的计算结果可靠性要高于应力,与实际情况更加接近;基于多传感器融合的监测方法能够提高监测结果的准确性和远程监控效果,为桁架结构的安全性和可靠性提供了有力支撑。研究结果可为大跨度钢结构建筑的施工提供参考。

预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明:(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%~50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。

高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂安装技术研究

高速铁路大跨度钢桁架桥纵向伸缩量大且变位复杂,是影响接触网腕臂偏移等系统能否正常、安全运行的重要因素,如何解决接触网腕臂安装、偏移调整与钢梁伸缩之间的协同配合,目前国内在此方面鲜有研究。通过阐述受导线伸缩影响的腕臂偏移机理和大跨度钢桁架桥梁体纵向伸缩机理,分析在不同接触网锚段布置方式下大跨度钢桁架桥梁体伸缩对腕臂偏移的影响,并采用逐工点分析法总结不同工况下钢梁伸缩与导线伸缩对腕臂偏移影响的相互关系,揭示了接触网腕臂安装曲线在导线伸缩及钢梁伸缩共同作用下的计算方法。结合典型案例计算分析,建议采用不同钢梁跨度下的推荐锚段布置方式能有效降低腕臂偏移量,并提出应重点关注伸缩缝两侧锚段腕臂偏移问题、腕臂偏移为叠加关系时缩小半锚长度、钢梁跨度大于720 m时应重点计算伸缩缝两侧双腕臂间距等优化事项。研究内容及计算公式可为系统性解决高速铁路大跨度钢桁架桥接触网腕臂偏移设计、施工及运营维护等技术难题提供理论支持。

基于跨度边界感知的嵌套命名实体识别

命名实体识别任务是信息抽取领域中的一个基础任务,旨在定位句子中实体所在位置的边界,并对该实体进行分类.针对现有基于跨度检测的模型存在的嵌套实体边界模糊问题,提出一种基于跨度边界感知的嵌套命名实体识别模型.首先,利用双仿射注意力机制,捕获词元间的语义相关性,进而生成跨度语义表示矩阵;其次,通过设计一种二阶对角邻域差分算子,建立跨度语义差分机制,以提取跨度间的语义差异信息.此外,引入一种跨度边界感知机制,利用滑动窗口的局部特征提取能力,强化跨度的边界语义差异,从而准确定位实体跨度位置.为验证模型的有效性,在3个基准数据集上进行测试,包括ACE04、ACE05和Genia数据集.实验结果表明,提出的模型在实体识别准确率的表现优于相关工作.此外,还设计消融实验和案例分析以验证提出的语义差分机制和跨度边界感知机制的有效性,为进一步研究命名实体识别问题提供新的思路和实验证据.

大跨度铁路桥附属构件对不同宽高比矩形断面涡振性能的影响

在已建成的大跨度鳊鱼洲长江大桥原设计宽高比为6.7∶1的四线铁路桥矩形箱型主梁断面的基础上,通过调整断面宽高比,设计宽高比为4∶1的二线铁路和宽高比为9∶1的六线铁路桥矩形箱梁断面。通过节段模型风洞试验,在0°,±3°和±5°风攻角的均匀来流下,对以上3种常用二线、四线和六线铁路桥矩形箱梁断面与对应相同宽高比纯矩形断面之间的涡振特性关系,以及铁路桥附属构件对不同宽高比矩形断面涡振性能的影响进行研究。结果表明:在宽高比分别为4∶1和6.7∶1的矩形断面上布置铁路桥附属构件能增大断面在负风攻角下的涡振振幅,在-5°风攻角下竖向涡振振幅增大率高达277.5%,但对正风攻角下的涡振响应起到一定的抑制作用,而在宽高比为9∶1的矩形断面布置六线铁路桥附属构件则能明显增大该断面在各风攻角下的涡振振幅,其扭转涡振振幅增大率均在48.3%以上;铁路桥附属构件对矩形断面涡振性能的降低作用随着断面宽高比的增大而提升,针对气动外形较钝的二线和四线铁路桥箱梁,可参考相似宽高比矩形断面涡振特性,并重点考察箱梁在负风攻角下的涡振响应,而针对宽高比较大的六线铁路桥箱梁,由于附属构件影响较大,参考相似宽高比矩形断面涡振特性的意义较小,均应详细研究其在各风攻角下的涡振性能。

大跨度桥梁钢桥面板跨尺度疲劳损伤评估方法

大跨度斜拉桥正交异性钢桥面板的顶板与纵肋焊接构造细节在车辆荷载作用下易产生疲劳损伤进而导致服役性能降低、影响行车安全。为评估大跨度桥梁钢桥面板的疲劳性能,提出基于细观损伤力学的大跨度钢桥疲劳损伤跨尺度评估方法;推导了基于细观损伤力学的钢桥面板疲劳损伤演化模型,在此基础上,结合实测交通数据,实现了基于Monte-Carlo法的随机车流模拟;最后,将提出的方法应用于一座大跨度三塔斜拉桥。研究结果表明,大跨度斜拉桥钢桥面板体系焊缝周围区域的累积疲劳损伤程度明显高于桥面板体系的其他部位;顶板与纵肋焊接构造细节的疲劳损伤累积呈现明显的非线性,预测的疲劳寿命远小于Miner线性疲劳损伤累积准则的结果。

基于多缝协同体系的大跨度桥梁与轨道相互作用研究

钢轨伸缩调节器结构复杂、养护工作量大、运维成本高,大跨度桥梁铺设无缝线路的关键技术难题是如何尽量少设或不设钢轨伸缩调节器。提出一种取消大跨度桥梁钢轨伸缩调节器、将梁端伸缩位移均匀分散到邻近简支梁的多缝协同设计理念,建立基于多缝协同体系的大跨度桥梁参数化梁轨相互作用计算模型,研究不同温度区域、不同扣件类型、不同简支梁跨数、不同桥梁墩台刚度及不同轨道类型的多缝协同体系钢轨受力和变形规律。研究结论为:以无砟桥梁300 m温度跨度为例,传统体系计算的钢轨伸缩力为692 kN,采用5跨多缝协同简支梁后,钢轨伸缩力可减小为469 kN,减小幅度达40%以上。随着多缝协同简支梁跨数的增加,钢轨伸缩力不断减小,制动力则大幅增加,多缝协同简支梁相邻的第1孔简支梁墩刚度从350 kN/cm增加到2100 kN/cm时,钢轨制动力可减小约30%。对于不同温度跨度无砟轨道及有砟轨道大跨度桥梁,均对应最优的多缝协同简支梁跨数及跨度。多缝协同体系的合理配置为:简支梁跨度30~40 m、跨数3跨或4跨,且与之相邻的第1跨传统简支梁墩刚度尽可能大。多缝协同受力体系适应的无砟轨道桥梁最大温度跨度为350 m,有砟轨道桥梁温度跨度为500 m。

基于大跨度拱棚湍流结构演化的棚型优化

大跨度拱棚在园艺设施中应用日益广泛,跨度、高度增加会加大棚内空间,但风温性能与时空演化更为复杂。为探明大跨度拱棚湍流结构演化规律并进行棚型优化,该研究以生产中常用的20 m跨度宜机化拱棚为主要对象,建立融合设施结构与番茄植株气动特征的多场耦合仿真分析模型,并开展示范工程应用。结果表明:大跨度拱棚存在湍流现象,断面涡流多呈双旋涡特征;棚的脊高越低,温度、气流分布均匀性越差,通风效率虽较高但换气率较低;风温分布均匀性会伴随拱棚高度增加变优,但太高时因热压通风演化为主通风方式,风压通风效能会明显下降;针对20 m大跨度拱棚,脊高6.0~6.5 m时构型较优,兼顾经济性、安全性等因素脊高取6.0 m更优。通过示范工程验证了模型的可靠性,为同类园艺设施结构构型优化提供了高效可靠手段。

基于无人机及YOLOX视觉算法的大跨度钢结构吊装过程位移监测

在大跨度钢结构吊装施工过程中,节点位移及结构变形关系到吊装施工的安全和质量。对于传统接触式监测方法存在的耗时、耗力且维护费用高等问题,提出了一种以无人机为载体的非接触式监测方式。首先,针对大跨度钢结构吊装过程中无人机近距采集视角受限的问题,采用Harris图像拼接算法进行全景拼接,并与图像加权融合相结合,消除图像拼接中产生的不利光标及拼接缝,实现整体、高精度的大跨度结构图像的无缝拼接;其次,采用加入卷积块注意力机制(convolutional block attention module, CBAM)的YOLOX视觉算法解决复杂背景下不同像素面积的小目标图像识别、坐标提取和位移监测;最后,对四种不同检测模型进行对比评估,并通过对比实验室不同工况试验和实际工程验证该方法在施工环境下对大跨度钢结构测点位移监测的可行性。试验结果表明,加入CBAM注意力机制的YOLOX检测模型的平均精度及置信度均优于其他三种网络模型,且视觉识别的位移信息与Leica全站仪的误差均在亚毫米级内,满足实际工程精度的要求,实现了复杂背景下的小目标位移监测,具备较高的经济效益和广泛的应用前景。

大跨度双层甲板在轴压载荷下的稳定性研究

针对大跨度双层甲板缩尺模型设计并开展了单轴压缩试验,分析了缩尺模型的极限承载力以及结构的崩溃特性.计及初始缺陷的影响建立数值仿真模型,将试验结果与仿真结果进行对比,分析了双层甲板模型在轴压载荷作用下的稳定性及极限承载特性.结果表明:文中研究的双层甲板缩尺模型的失效模式主要是板格屈曲变形,仿真计算得到的模型应力分布情况与试验测量的结果也基本吻合.

一次强风作用下大跨度桥梁主梁非平稳抖振可靠性分析

抖振可靠性评估对保障大型桥梁结构在强风作用下的安全性具有十分重要的意义。在已有研究基础上,基于非平稳风场模型和精细化的抖振时域分析方法,并考虑抖振响应的非平稳性和非高斯特征,构建了大跨度桥梁主梁非平稳抖振可靠性分析的方法流程。非平稳脉动风速的模拟基于进化谱理论采用谐波合成法并引入均匀调制函数来实现。静风力荷载采用规范公式求解,非平稳抖振力采用准定常气动理论并引入气动导纳公式来修正其误差进行模拟,气动自激力通过引入单元气动刚度矩阵与气动阻尼矩阵实现。对于精细化有限元分析得到的抖振响应,采用Winterstein修正模型对其进行高斯转换,并考虑响应方差的时变特性,采用基于Poisson假定的首次超越概率来求解非平稳抖振动力可靠性。应用所提出的方法流程对某大跨度斜拉桥在一次强风作用下的抖振可靠性进行了分析评估,证明了其有效性。

大跨度木结构蒙古包的设计与工程实践

在我国“双碳”目标的实现和新时代中国民族建筑复兴的背景下,木结构建筑市场再次兴起。在原民族建筑文化内涵的基础上对结构进行创新,以满足现代市场的需求已成为新的研究方向。本文针对希拉穆仁草原景区设计了一座大跨度蒙古包,在不改变建筑材料的基础上,采用木网壳结构体系对传统建筑结构进行创新与优化,其最大跨度为23.5 m,最大高度为11.5 m,且整体结构稳定。在此基础上,利用有限元软件进行建模,对可能出现的各种工况进行静力计算和屈曲分析,验证了该结构的可靠性。本研究对我国大跨度木结构的发展和传统木结构建筑的创新具有重要的借鉴意义。

大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用

为了研究高烈度区抗震设计中桩土相互作用对大跨度桥梁结构地震反应影响,采用基于虚拟人工边界的整体有限元法来考虑桩土相互作用,并与无桩模型以及我国公路桥梁抗震规范中推荐采用的m法模型得到的结果进行对比分析,在建模分析中采取多尺度建模方法,开展了桩土相互作用对大跨度拱桥地震响应的影响规律以及关键构件局部受力和变形特征研究。结果表明:桩土相互作用将增大计算模型拱座和关键节点的应力和位移响应,建议m法应用于同类型大型桥梁抗震分析时,应考虑合理安全系数以保证强震作用下大跨度拱桥的抗震安全性。

大跨度铁路桥梁端位移精细化计算研究

为针对大跨度铁路桥选择合适的梁端伸缩装置,保障列车行车的安全性,提高桥梁的使用性能,依据多座大跨度桥梁端位移实测值演化规律以及结构计算,开展温度荷载、列车荷载、风荷载及风与温度荷载组合引起的梁端位移精细化计算研究。提出温度荷载的取值类型和取值范围;明确列车荷载引起梁端位移的计算工况和计算方法;确定桁式主梁风荷载摩擦系数取值和所引起梁端位移的计算工况;结合风荷载、风与温度荷载联合分布模型,提出风与温度荷载组合时风荷载的折减系数。以某斜拉桥为背景,对比本文方法和常规方法计算梁端位移的结果。结果表明:温度荷载引起梁端位移可仅考虑体系温度,体系降温工况各结构的温度按大气温度取值;体系升温工况索结构和一半主梁结构考虑热辐射效应,桥塔结构和另一半主梁结构按大气温度取值;应考虑阻尼器、支座等边界阻力效应,采用动力时程法计算列车荷载引起的梁端位移,计算值与实测值吻合良好;对于采用桁式主梁的桥梁,分别按风偏角45°、90°计算风荷载引起的梁端位移,取两者最不利值;计算风与温度荷载组合下梁端位移时,风荷载引起的梁端位移可相应折减;常规方法所得的梁端位移较为保守,梁端位移的精细化计算更有利于选择合适的梁端伸缩装置。

大跨度装配式单层网壳十字形半刚性螺栓连接节点抗弯性能研究

装配式连接节点是大跨度装配式单层空间网壳结构体系的关键。提出一种适用于大跨度单层网壳结构的十字形板装配式节点。该节点由圆钢管、十字形钢板、角钢、矩形连接盖板、圆盖板和高强螺栓组成,其中圆钢管、盖板、十字形钢板在工厂焊接,现场将十字形板和角钢、矩形盖板用高强螺栓连接。该节点通过设置角钢、矩形连接盖板和十字形钢板螺栓连接,在节点受到弯曲荷载时,角钢和矩形连接盖板可以首先承受弯曲荷载,从而减少节点内侧的十字形钢板塑性损伤,并且提高节点的抗弯性能。利用有限元模拟方法,构建新型连接节点有限元模型,分析了十字形钢板和角钢厚度等变量如何影响节点在平面内外的抗弯性能。通过对各组成部分尺寸的参数化研究,得到了这些因素对所提出的连接节点平面内外抗弯性能的影响规律。研究结果表明,采用角钢与矩形盖板相连接形成的十字形节点,在抗弯刚度和承载力方面表现出了优异的性能。通过调节十字形板厚度、螺栓个数、角钢和盖板厚度可调控节点的初始抗弯刚度和抗弯承载力。基于刚性节点设计方法,对该半刚性节点进行尺寸理论设计,结果表明该方法可以保证节点弯矩设计值基本达到圆钢管的屈服弯矩,满足设计要求,提高节点安全。

大跨度钢结构预应力拉索动态监测方法及应用

以河湖治理研究基地项目太湖试验厅工程大跨度空间预应力拉索钢结构为例,采用磁通量索力测试方法对结构索体索力进行了测量及动态监测,指导现场预应力张拉施工,并与预应力拉索有限元模拟索力进行对比分析,复核有限元模拟和实测索力偏差是否在可控范围内,对索力进行安全复核和预应力损失复核。该方法可适用于各种大跨度结构的索力监测。