日本UFC桥面板和UFC组合桥面板的研发与应用

日本较早期建设的城市高速公路桥梁中主要采用钢桥面板和混凝土桥面板。针对钢桥面板的焊缝疲劳开裂和混凝土桥面板的老化现象,研发了超高强度纤维增强混凝土桥面板(UFC桥面板)及UFC组合桥面板,具有高强度、高耐久性。UFC桥面板分为平板型和方格肋型2种类型,可应用于既有公路桥梁的桥面板更换以及新建公路桥梁的桥面板。UFC组合桥面板为在预制PC桥面板顶面设UFC层作为防水层,可省去预制PC桥面板防水层施工,提高施工效率。UFC桥面板和UFC组合桥面板在预制场预制、现场安装,施工便捷,已实际应用在阪神高速公路15号堺线玉出匝道桥桥面板更换工程、阪神高速公路1号环线信浓桥匝道桥新建桥梁工程、东北高速公路宫城白石川桥上行线既有桥面板更换等工程上,可提高桥梁结构的耐久性、减少桥梁养护工作量、降低养护成本。

阿尔塔什面板堆石坝混凝土面板设计关键技术

阿尔塔什大坝为目前建于深厚覆盖层上的最高混凝土面板堆石坝,总的可压缩体达258m,加之工程区“冷热风干”气候特点,面板耐久性问题突显。为限制面板开裂,通过计算分析,从面板结构、配筋、施工控制与缺陷处理、表面防护等方面采取了全过程体系化的工程技术措施。面板裂缝统计值与同类大坝相当;面板应力、挠度分布符合同类工程一般规律,面板整体运行正常。所形成的全方位提高面板耐久性的设计及施工方法,为同类工程提供了正向借鉴,并对超高面板坝相关研究起到了推动作用。特别是在国内首次将全面板双层双向配筋成果应用到强震区超高面板坝上,为后续玉龙喀什、大石峡等一批250m级面板堆石坝提供了佐证。

江西省科技进步奖成果简介——高面板堆石坝面板长效安全关键技术与应用

项目属于水利工程科技领域。本项目2024年9月获江西省科技进步二等奖。该项目针对高面板坝防渗面板设计、施工、运维过程中存在的关键技术难题展开攻关:创制了三向拉压力-高水力梯度(0-400)大尺寸混凝土渗流-溶蚀试验装置,揭示了混凝土面板渗流-溶蚀演化机理,创建了混凝土面板渗流-溶蚀耦合分析模型,破解了混凝土面板渗流一溶蚀耦合计算分析技术难题。

基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法研究

混凝土面板作为面板堆石坝的关键防渗结构,其应力变形安全对保障工程安全运行至关重要。目前工程中普遍采用混凝土单轴标准强度评价面板应力安全,该方法忽略了面板应力状态对其强度的影响,会对面板破坏范围作出不合理的判断,因此,提出了基于多轴强度准则的混凝土面板应力安全评价方法,该方法通过确定混凝土强度调整系数及多轴强度应力水平指标评价面板应力安全。联合基于位移多点约束法的面板精细化计算方法及改进黏弹性方法全面考虑动位移和永久变形对面板动应力的影响,细致模拟地震过程中面板破坏发展过程。以强震区狭窄河谷上240 m级特高面板坝为例,对比分析了文中提出的多轴强度方法与当前单轴强度方法判断面板破坏范围的差异,结果表明:正常蓄水期,坝肩两侧面板位于“抗压强度削减区”、河床面板均位于“抗压强度增强区”,其中河床底部面板强度增加尤为明显,两种方法判断的面板受拉破坏区基本一致,但受压破坏区存在较大差异;遭遇地震情况下,多轴强度方法判断的面板受拉破坏区略小,而两种方法受压破坏区的位置和大小均存在显著差异。鉴于单轴强度方法无法考虑面板应力分布对其强度的影响,建议采用多轴强度准则指导特高面板坝混凝土面板设计和施工。

基于声发射的钢桥面板焊接气孔缺陷在线识别

为实现正交异性钢桥面板机器人智能化焊接过程中缺陷的在线监测,提出了一种基于快速傅里叶变换和支持向量机的气孔缺陷声发射识别方法.通过开展机器人焊接实验,揭示了钢桥面板焊接及缺陷产生过程的声发射特征.无损伤与气孔缺陷2种工况信号的幅值、振铃计数、峰值频率和中心频率等参数重叠交叉严重、相关性不显著,而气孔缺陷信号的傅里叶频谱存在更多高频能量分布,因此以频谱为输入建立2种工况的径向基核支持向量机模型.实验结果表明,与朴素贝叶斯、随机森林和线性核支持向量机模型相比,径向基核支持向量机模型拥有更高的正确率(95.4%)和召回率(94.3%),能够用于焊接过程气孔缺陷的在线识别,具有较强的鲁棒性和实用性.

数字经济对共同富裕的影响研究——基于面板回归模型的实证分析

数字经济已成为我国经济增长的新动力,是实现共同富裕的关键力量。选取2011—2020年全国31个省份面板数据,采用主成分法和熵值法测算共同富裕水平,用面板回归模型分析数字经济对共同富裕的影响效应,进而运用中介效应模型探讨研发投入与技术创新作为中介变量的间接影响,最后进行异质性分析。研究发现:数字经济对共同富裕具有正向影响作用,数字经济对共同富裕的影响作用存在时间异质性和区域异质性,研发投入和技术创新是影响共同富裕水平的重要机制。基于此,提出建立健全数字经济监管机制、夯实数字基础建设、实施差异化的数字经济发展策略等建议。

空间面板数据模型——基于空间计量的文献综述

本文对计量经济学中的空间面板数据模型进行了文献综述。近十几年来,具有空间交互作用的面板数据模型在实证研究中越来越重要,因为它考虑了动态和空间依赖性,并控制了不可观测的异质性。利用面板数据,我们不仅可以有更大的样本量来提高估计的有效性,还可以研究一些横截面数据无法处理的问题,例如异质性和跨时间的状态依赖性。本文首先详细介绍了各种空间面板数据模型,分为静态空间面板和动态空间面板两大类进行文献梳理,然后针对这两类情况详细介绍对应的估计方法,包括拟最大似然估计和广义矩方法,最后介绍了近年来空间面板数据模型的非参数估计。

高聚物注浆修复的面板堤坝探地雷达波场特征分析

针对高聚物注浆修复堤坝面板脱空病害的修复效果问题,依据实际堤坝面板层间结构和材料介电参数,基于时域有限差分法和完全匹配层边界条件建立了高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达电磁波计算模型,分析了雷达中心频率、面板脱空修复程度及脱空区域大小、面板厚度及配筋等因素对高聚物注浆修复面板脱空堤坝探地雷达波场特征的影响。结果表明:随着激励源中心频率增大,探地雷达剖面图分辨率逐渐增加;随着脱空区域长度增加,探地雷达剖面图中产生的水平状界面反射波增长;随着脱空区域深度增加,探地雷达剖面图水平状反射线之间时间间隔逐渐增大;随着堤坝面板厚度增加,在面板脱空修复区域绕射波和衍射波幅值减小;探地雷达发射的电磁波遇到钢筋时将产生能量较强的绕射波,强绕射波将脱空区域上下分界面的反射波分割开,难以判断反射波的水平长度。根据高聚物注浆修复面板脱空堤坝的探地雷达波场特征,能有效判断堤坝面板脱空区域的高聚物注浆修复效果,有助于解释实际堤坝面板高聚物注浆修复效果的探地雷达图像。

平钢板-UHPC组合桥面板纵向抗负弯性能试验研究

某大桥次边跨及中跨主梁为钢-UHPC组合梁,钢-UHPC组合梁的桥面板首次采用一种通过PBL剪力键将8 mm平钢板与15 cm的UHPC层连接起来的新型组合桥面体系。为了探究该桥新型钢-UHPC组合桥面板抗负弯矩性能与安全性,完成了2块足尺模型的静力性能试验,进行了桥梁整体受力和桥面板局部受力计算,以及桥面板抗负弯矩极限承载力构成分析。结果表明:UHPC名义开裂强度达8.90 MPa以上,其值远大于实桥荷载作用下UHPC层上缘的纵桥向最大拉应力,组合桥面板负弯矩抗裂性能良好,能满足工程需求;组合桥面板抗负弯承载力的计算,UHPC受拉本构宜采用三折线模型,抗负弯承载力简化计算的UHPC受拉区等效均布应力折减系数可取0.76,抗负弯承载力状态的受压钢板受力仍处于线弹性阶段,抗负弯破坏模式与抗正弯明显不同,为受拉钢筋拉断;PBL剪力键能保证了钢板与UHPC板整体共同受力;组合桥面板在负弯矩作用下的延性良好,裂宽增长缓慢,UHPC的名义极限强度达名义开裂强度的4.1倍以上,到达极限荷载后,组合板承载力没有明显下降。

熔压温度对光纤面板抗弯强度的影响

光纤面板在微光夜视、空间探测、核诊断、医学诊疗等领域有着广泛的应用,在使用过程中对强度有一定要求,目前缺少相关研究,本文研究了熔压温度对光纤面板x、y、z三个方向抗弯强度的影响,采用三点弯曲法测试光纤面板的抗弯强度。结果表明:熔压温度为660℃时,二次复丝之间熔合不充分,存在间隙,光纤面板抗弯强度较低,x、y、z方向抗弯强度分别为107、93、114 MPa;熔压温度为670℃时,二次复丝之间间隙消除,但依然存在界面,抗弯强度有所提升,x、y、z方向抗弯强度分别为110、109、125 MPa;熔压温度为680℃时,二次复丝充分熔合,此时光纤面板抗弯强度在x、z方向满足复合材料混合定律,分别为123、127 MPa,y方向芯玻璃作为增强相对皮玻璃起到增强作用,抗弯强度为113 MPa。本文研究对提高光纤面板强度以满足装管和使用需求具有重要意义。

微胶囊释香饰面板的制备及其香气缓释性能评价

【目的】制备稳定、持久释香的饰面板,并建立缓释性能评价方法,实现规模化生产。【方法】采用微胶囊和树脂复合包覆方法制备释香型浸渍胶膜纸饰面板;采用固相微萃取-气相-质谱联用技术(solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS),通过人工嗅闻直测法和气味分级法分析了释香饰面板在50℃下480 h的加速释香过程,揭示其香气释放机制,并建立香气缓释性能的快速评价方法。【结果】添加0.75%释香微胶囊的饰面板释香效果最优;微胶囊经热压后仍能均匀分布在胶层的表面和内部,壁材和胶层起到协同缓释香气的作用,且香气主成分(芳樟醇)的释放与温度、时间呈正相关。【结论】制备了持久、稳定释香的饰面板,并通过香气加速释放和干燥器富集法建立了香气缓释性能快速评测方法。

超深覆盖层上面板坝防渗墙连接板接缝变形机制及优化分析

针对超深软弱覆盖层上的面板坝工程止水缝安全问题,从变形和应力2个方面开展优化研究,揭示了防渗墙连接板趾板面板防渗体系的变形模式,定位了薄弱位置,提出了优化方案,并量化了工程应用效果.结果表明,防渗墙与趾板间沉降差集中在防渗墙与连接板之间的止水缝处,设置多块连接板无法起到逐步过渡沉降差的作用.防渗墙下游侧设置侧向支撑、制作倾斜形止水缝、趾板下设支撑墙均可减小防渗墙连接板间止水缝沉陷变形.相比垂直止水缝和多块连接板的传统方案,所提的防渗墙顶部拓宽连接板倾斜形止水缝以及防渗墙顶部拓宽倾斜形止水缝趾板下设支撑墙的深厚覆盖层上面板坝防渗体系综合优化方案可使防渗墙与连接板之间止水缝沉陷变形分别减小41.5%和53.8%.

250 m级特高面板堆石坝混凝土面板顺坡向应力控制措施研究

面板应力变形控制是建设250 m级特高混凝土面板堆石坝的关键难题.大量工程实测案例和研究计算表明,特高面板坝压应力常处于较高水平,对于坝轴向应力来说,采用柔性缝降低压应力措施已被工程界普遍接受,然而,目前对于如何降低面板顺坡向压应力尚缺少有效的解决方法.本文以拟建的240 m级GS面板坝为研究对象,从特殊增模区布置、面板施工顺序、面板低高程柔性横缝、高压力区高强度混凝土材料等4个方面提出改善面板顺坡向应力的工程措施.文中通过三维有限元精细模拟方法分析了提出的顺坡向应力改善措施的效果,文中提出的措施可为250 m面板堆石坝面板应力控制提供借鉴.

碳纳米管改善面板混凝土早龄期变形研究

在水利工程中大体积混凝土开裂问题普遍存在,而早龄期变形是大体积混凝土早龄期开裂的主要驱动力。为了研究碳纳米管(CNTs)对面板混凝土(FSC)早龄期变形的影响,采用温度—应力试验,研究两种温度养护历程下基准面板混凝土和掺入CNTs面板混凝土的应力与应变发展规律。基于成熟度理论,分离出早龄期温度变形与徐变,得到FSC早龄期时变热膨胀系数与徐变度发展曲线。试验结果表明:相较于基准组,CNTs的掺入可以减少FSC早龄期自收缩,降低早龄期热膨胀系数,从而减少温度变形,增加早龄期拉伸徐变度,可以有效改善FSC早龄期变形,降低FSC早龄期开裂风险。

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。

堆石料本构模型对混凝土面板坝应力变形计算结果的影响研究

堆石料本构模型选择是影响混凝土面板坝应力变形计算结果的主要因素。以某典型面板坝为例,采用邓肯E-B非线性弹性模型和“南水”双屈服面弹塑性模型,对坝体填筑过程和蓄水过程进行了三维有限元模拟;研究了两种模型计算的坝体和面板的位移和应力分布差异;分析了两种模型计算结果呈现差异的原因。两种模型计算结果最显著的差异体现在两个方面:(1)“南水”模型计算的坝体沉降、面板挠度等位移指标小于E-B模型,其原因是“南水”模型计算的坝体小主应力和变形模量更高。(2)E-B模型计算结果显示蓄水后面板底部顺坡向受拉;而“南水”模型计算的面板顺坡向应力为全断面受压。前者是由E-B模型的各向同性弹性本质决定的,垫层料因水压力作用顺坡向膨胀,产生沿坡面向上的位移;后者是其F1屈服面持续扩张产生塑性体积收缩导致的,塑性体缩抵消了顺坡向弹性膨胀,使垫层料产生沿坡面向下的位移。

组合桥面板切应力分布规律及横向剪力钉布置

根据组合桥面板截面的切应力、剪力流分布规律,在混凝土板和钢顶板完全连接的条件下,理论推导出混凝土板和钢顶板的剪力流承担比例,证明组合桥面板层间纵向剪力小于采用组合梁公式得到的计算值.层间完全连接和通过弹簧单元模拟剪力钉离散连接开展的有限元计算均支持这一观点,验证了组合桥面板截面的竖向剪力主要由腹板承担的观点的正确性.探究横向上剪力钉的布置方式.结果表明,组合桥面板应沿横向全宽布置剪力钉,在腹板两侧进行加密,腹板正上方不宜布设剪力钉.

基于辅助回归的面板数据固定效应变系数模型的估计

本文针对面板数据固定效应变系数模型引入辅助回归来解释个体效应与协变量之间的关系,以此来处理固定效应,将模型转化为部分线性变系数模型.为了获得系数函数的估计,采用正交投影的方法消除固定效应,进一步基于局部线性估计对系数函数进行估计.在一些正则条件下,给出了系数函数估计的渐近性质.随后,模拟研究了所提出的估计方法的有限样本性质.模拟结果表明无论个体效应是随机的还是固定的,本文方法优于已有的方法.最后,对艾滋病人的CD4数据进行了实证分析.

城市轨道交通正交异性钢桥面板疲劳损伤系数研究

基于城市轨道交通正交异性钢桥面板疲劳性能的重要性,对国内多个城市的轨道交通的交通荷载进行了调研,发现各线路各时段的客流量差异较大,各线路的载客平均轴重与空车平均轴重的比值不同,比值为1.02~1.51。轨道交通因乘客流量带来的轴重比例变化相对较小,因此每一列车都对钢桥结构的疲劳有一定影响。研究了疲劳损伤系数的组成,基于不同的应力循环次数,提出了基于列车荷载作用频次的城市轨道交通桥梁的3个疲劳损伤系数。研究结果可为城市轨道交通钢桥的疲劳设计提供参考,并为规范的修订提供技术依据,对完善城市轨道交通钢桥疲劳设计具有理论意义。

钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝疲劳开裂特性

钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝在车轮荷载反复作用下容易产生疲劳裂纹;这是钢箱梁典型的疲劳细节之一,直接影响桥梁结构的安全运营和耐久性能。为探明正交异性钢桥面板顶板U肋对接焊缝的疲劳开裂特性,采用有限元模拟建立钢桥面板局部模型,研究了嵌补段U肋对接焊缝的疲劳受力特征;然后设计4个足尺单U肋试件,并结合疲劳试验开展实际结构的疲劳性能分析。在此基础上,通过结构应力法提出适用于预测U肋对接焊缝疲劳寿命的修正主S-N曲线,并基于扩展有限元法(XFEM)探究该细节的疲劳裂纹扩展行为。研究结果表明:轮载作用下U肋对接焊缝应力纵向影响范围为2个横隔板间距,横向影响范围为1.5个U肋间距。圆弧过渡区域所受疲劳应力幅最大,应力集中显著,是潜在的疲劳易损点。试验观测到的疲劳裂纹均起裂于圆弧过渡处,并向纵肋底缘和腹板继续扩展。基于名义应力法评估得到对接焊缝平均疲劳强度为68 MPa,接近于欧洲规范规定的71 MPa等级。与基于等效结构应力法提出的主S-N曲线相比,该研究提出的修正主S-N曲线对预测疲劳寿命较为安全保守。采用扩展有限元法可有效模拟U肋对接焊缝的扩展行为。疲劳试验和扩展有限元均表明疲劳裂纹扩展方向取决于初始缺陷的位置。当初始缺陷出现在底板时,疲劳裂纹易于沿底板方向扩展;反之当初始缺陷位于腹板时,疲劳裂纹则易于沿腹板方向扩展。