桥渡设计虚拟仿真教学平台建设方案研究

桥渡设计是典型的交叉型学科,内容丰富、实践性强,适合采用虚拟仿真技术辅助开展教学。通过详细梳理课程教学内容、重难点和适宜教学方法,并基于文献分析开展学科发展趋势调研,结合平台服务于教学、科研和工程的目标需求,设计虚拟仿真教学平台架构。进一步根据学科特色,总结虚拟仿真场景应达到的主要效果,并对平台中拟开设的三个仿真实验的内容、目标和逻辑体系进行详细设计。

新型铁路桥梁自复位体系抗震性能研究

针对铁路桥梁震后损伤重、修复难的问题,提出了基于新型自复位减震装置的铁路桥梁自复位体系,并开展了抗震性能研究。提出了具有低损伤、变刚度等特点的新型自复位减震装置,阐明了装置工作机理,建立了滞回分析模型。提出了“活动型支座+新装置”的减隔震与复位系统,明确了装置布置与安装方案。随后基于非线性时程分析方法,对比了传统非减隔震桥梁与自复位桥梁的抗震性能。研究结果表明:所提出的自复位体系具有极佳的抗震性能和可恢复性能,相比于原型桥梁,最大位移可降低27%,残余位移基本消除,仅最大剪力有所增加。

凿毛植筋新老混凝土结合面抗剪性能试验研究

新老混凝土结合面是结构整体受力,尤其是剪切受力的关键。以植筋率(0.17%、0.34%、0.51%)和植入钢筋深度(10、15 cm)为变量,制作5组10个Z形试件进行剪切试验,分析植筋率和植入钢筋深度对新老混凝土试件剪切性能的影响规律。结果表明:植筋及整体浇筑试件的破坏面上均伴有骨料剪断和砂浆-骨料脱黏现象,呈典型的脆性破坏特征;植筋试件开裂后,抗剪承载力主要由结合面植入钢筋承担;增加植筋率及植筋深度,试件抗裂性能及抗剪强度均有所提高;整体浇筑试件的开裂、极限剪应力分别为2.98、7.22 MPa,是所有试件的最大值,表明整体浇筑试件的抗裂性能最优,抗剪强度最高。

既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下帮宽桥墩受力分析

论文以既有箱梁移至邻近新建高铁线条件下的帮宽桥墩为研究对象,介绍了墩身帮宽方法、施工工艺及界面植筋情况,建立了帮宽桥墩有限元模型,对比研究了墩身帮宽前后的受力特性。结果表明:墩身帮宽前后的最大主拉应力分别为 0.17 MPa、1.06 MPa,均小于 C35 混凝土的轴心抗拉强度标准值 2.20 MPa,墩身受力性能较好;墩高约 2.2~7.7 m 范围内,接缝面法向正应力由帮宽前的受压转变为帮宽后的受拉,但数值较小;墩身帮宽后接缝面的切向剪应力绝对值较墩身帮宽前的小,接缝面受力状态较为理想;墩身处于弹性阶段,工作性能良好。

铁路桥梁桩基补桩后受力性能研究

旧桥改造在桥梁工程中应用越来越广泛,当新建线路与既有线路在平台上有较小移动时,将既有线路上的梁体移至新建线路上是我国既有铁路桥梁改扩建工程中常见的施工方法之一。为满足支撑梁体的要求,工程中常采用桩基补桩和承台帮宽的措施。补桩引发新老桩基及土体间相互作用,需对补桩后桩基的受力性能进行研究。故通过理论计算和数值模拟分析了补桩前后桩基的受力性能。结果表明:补桩后单桩极限承载力有所下降,约为补桩前的90%;增补2根桩后,桩基承载力约提高20%;在同等侧向荷载下,补桩后边桩和中桩的最大弯矩较补桩前分别减小了13.23%和12.50%,补桩后边桩和中桩的最大侧向变形较补桩前分别下降了6.30%和7.19%。

高铁桥梁补桩后桩基沉降数值模拟

以某既有线铁路桥梁桩基补桩工程为研究对象,介绍了地基的地层情况,采用有限元软件分析了帮宽补桩自重工况和活载工况下桩基及承台的沉降。结果表明:①在帮宽补桩自重工况下老桩最大沉降为1.4 mm,新桩沉降分别为1.8 mm和1.9 mm,相邻的新老桩基最大沉降差0.5 mm,满足规范限值要求;旧承台边缘位置沉降0.15 mm,帮宽承台边缘沉降2 mm,桥墩所在位置沉降1.35 mm;新老承台接缝面最大主拉应力为0.334 MPa,满足规范中混凝土抗拉限值要求。②在列车活载作用下:在荷载达到8000 kN时,桩基沉降最大值为3.07 mm,最小值2.77 mm,在桩基沉降最大值达到2 mm时,荷载为6405 kN。

钢筋布置形式对T梁湿接缝抗弯性能影响研究

为探究不同钢筋布置形式湿接缝的抗弯性能,建立了在湿接缝处采用环形钢筋不搭接布置(CRNL)、环形钢筋搭接布置(CRL)、直筋搭接布置(LRL)的预制拼装试件和整体现浇(CIP)试件的有限元模型,并依据有限元模拟结果,分析了不同钢筋布置形式对T梁湿接缝抗弯性能的影响。结果表明:1)各试件的损伤破坏过程相似,但由于湿接缝的存在,预制拼装试件的损伤区域集中在湿接缝与预制段接缝面处;2)CRNL试件、CRL试件和LRL试件的荷载-挠度曲线变化规律一致,因三者湿接缝处的配筋率高于CIP试件,故三者的开裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载均高于CIP试件;3)理论计算结果与有限元模拟结果相差不大,表明该有限元模型可有效模拟不同钢筋布置形式的T梁湿接缝抗弯性能。

近断层地震下大跨度铁路钢桁架拱桥减震技术研究

以我国某主跨400 m的铁路钢桁架拱桥为工程背景,采用低频速度脉冲叠加高频记录底波的方法合成近断层脉冲型地震动开展动力时程分析,研究了大跨度铁路钢桁架拱桥的响应特性及纵、横桥向减震技术。结果表明,近场脉冲型强震作用下,各构件的响应较未考虑脉冲效应时明显增大,交界墩墩底及横梁、引桥墩墩底等截面破坏严重,支座破坏严重,梁台存在碰撞风险。全桥布置摩擦摆支座可降低主拱应力,但无法有效控制桥墩弯矩响应,且会放大梁端位移;“摩擦摆支座+黏滞阻尼器”的纵桥向减震方案可使主拱应力、交界墩底弯矩、梁端位移分别下降28.53%,63.23%,22.52%,减震效果明显;横桥向增设防屈曲支撑可大幅减小桥墩横梁地震响应,交界墩下、中横梁弯矩降幅分别达58.89%, 62.48%。采用上述组合减震措施可提升桥梁的整体抗震性能,满足抗震设防要求,可供同类型桥梁的减震设计参考。

节段预制胶拼混凝土梁接缝受力性能研究

节段预制胶拼混凝土梁具有施工速度快、梁体工厂化制造质量高、施工期对环境干扰小等优点,已在市政、公路及铁路桥梁工程中逐步推广。由于普通钢筋在混凝土节段间不连续、拼接胶性能受多因素影响、节段拼接工艺不确定性多等特点,混凝土预制节段间的接缝仍是节段拼装桥梁中的薄弱部位,接缝受力性能是影响节段胶拼桥梁质量安全的重要因素。本文聚焦胶接缝宏观力学性能、耐久性能、影响胶接缝粘结性能因素等关键点,开展胶接缝抗弯、抗剪、抗拉及耐久性能的试验研究,以期为节段胶拼混凝土梁接缝的设计施工优化提供参考。

铁路混凝土箱梁温度场及温度效应

运用试验方法,对铁路混凝土箱形梁的水泥水化、日照温度场及温度效应进行研究。结果表明,箱梁水化热温度峰值可达70℃以上,梁体浇筑后最大温升可达44℃,箱梁局部板件(如腹板)混凝土芯部与表面的温差可达10℃以上,箱梁内部混凝土温度与箱梁周围养护区内的环境温度差可达35℃;箱梁沿板厚方向受日照影响存在一定的温度梯度,对于无碴轨道箱梁,顶板的温度梯度超过10℃;箱梁沿梁高方向存在较大的温度梯度,有碴桥梁梁顶和梁底温差可达15℃,无碴桥梁梁顶和梁底温差可达20℃;当外界温度变化时,混凝土内部温度变化存在滞后现象。

体外预应力加固铁路混凝土梁设计方法

提出了体外预应力加固铁路混凝土简支梁的配筋设计方法及加固体系的检算办法，该法概念清楚、简单易行．

车辆墩柱模型碰撞动力响应分析

针对车辆桥墩撞击问题,完成了不同车速下小车—墩柱碰撞的室内试验,采用通用显式动力分析程序LS-DYNA,建立了车辆—墩柱碰撞有限元模型,分析了不同车速下的系统动力响应。计算结果表明,车辆撞击速度越大,墩柱动力响应越大,墩顶加速度与墩前应变基本与车速成正比;墩柱底部完全固结,其动力响应比弹性约束小。

节段预制胶拼构件轴拉强度试验研究

胶接缝抗拉强度是节段预制拼装混凝土梁抗裂性检算的重要依据。为研究节段预制胶拼构件轴拉强度,设计制作了4个预制胶拼单键混凝土轴向拉伸构件,研制了轴向受拉加载装置,进行了胶拼构件轴向拉伸破坏试验。试验结果表明,胶拼构件轴向受拉破坏过程发展较快,具有明显的脆性破坏特征。构件受拉断裂位置为胶接缝附近,胶接缝的破坏属于混凝土内聚破坏。试验构件的接缝抗拉强度为2.94~3.24 MPa,平均值为3.17 MPa,具有一定的抗拉性能。将试验结果与相关规范进行对比,并简要分析轴拉强度影响因素。建议在预制节段胶拼桥梁的抗裂性设计中,可以适当考虑胶接缝的抗拉强度,减少预应力钢筋用量,提高设计经济性。

900t大型预制箱梁早期张拉抗裂性能研究

运用数值方法和现场测试,研究900 t大型预制预应力混凝土双线简支箱梁在预、初张拉过程中的应力、变形状态及抗裂性能。采用通用有限元分析软件MIDAS/Civil,按弹性支撑计算模型,对预、初张拉阶段箱梁的应力和变形状态进行模拟计算,分析基础刚度、箱梁翼板有效宽度及混凝土弹性模量关键参数对计算结果的影响。在箱梁跨中截面内埋设钢弦式应变计,在梁顶面布置观测标,监测预、初张拉阶段的混凝土应变和梁体变形。研究结果表明,900 t大型预应力混凝土双线简支箱梁跨中截面在预、初张拉阶段未出现拉应力,初张拉后箱梁明显上拱。采用只受压弹性连接模拟箱梁与台座之间的接触关系进行箱梁受力状态分析,能够模拟出梁体在预应力束逐批张拉下梁体逐渐起拱以及梁体自重逐渐参与作用的实际情况,梁体上拱变形的计算结果与实测结果符合较好。

插销式钢管脚手架单元架受力性能研究

对插销式钢管脚手架的单元架进行了试验研究,试验中重点研究了斜杆布置方式对承载力的影响。采用欧拉公式对单杆临界承载力进行计算,建立空间有限元模型,结合半刚性节点算法分析单元架的失稳模态和临界荷载。将欧拉公式、有限元计算结果与试验结果进行对比分析,得出两种算法在运用于此类脚手架承载能力计算中的适用性。

节段预制胶拼构件胶接缝厚度研究

拼接胶是节段预制拼装桥梁的重要建筑材料,胶接缝厚度对桥梁受力性能和耐久性能有重要影响。本文设计了胶接缝厚度试验构件,从11个构件中取样实测并统计分析了胶接缝厚度。结果表明:胶缝厚度基本服从正态分布,拟合得出胶接缝厚度均值为0. 48 mm,标准差为0. 23 mm。分析了预制节段端面表层剥落、挤胶应力不均匀及节段拼装误差对胶接缝厚度的影响,探讨了胶接缝厚度对节段混凝土受力状态的影响,即过厚的胶层将引起拼装桥梁整体刚度降低及预应力损失增大。

钢筋混凝土铁路简支梁体外预应力加固的计算方法

提出体外预应力加固钢筋混凝土铁路简支梁的配筋计算方法和加固体系的检算方法。该法概念清楚。

铁路桥台抗滑稳定可靠度分析

本文采用快速收敛的改进的蒙特卡罗方法 ,计算了 2 5 2个标准设计桥台的抗滑稳定可靠指标 ,基本得到了现行标准设计桥台的可靠度水平。经检算 ,所计算混凝土台身及基础桥台的可靠指标平均值 ,有水时为 4.0 41、无水时 3.745 ;变异系数为 :有水时 0 .1 4 2、无水时 0 .1 5 4。所计算片石台身及基础桥台的可靠指标平均值为 :有水时 4.1 38、无水时 3.883;变异系数为 :有水时 0 .1 2 6、无水时 0 .1 5 2。

车辆拥堵对城市桥梁安全性和耐久性的影响

通过对大城市交通拥堵和桥梁使用现状的分析,提出桥上车辆拥堵是影响桥梁安全与耐久性的因素之一。分析了桥上车辆拥堵容易引起的桥梁病害。通过对车流特征的分析,提出了车辆拥堵荷载模式,计算了拥堵荷载在桥梁中产生的效应,结果表明拥堵荷载效应有可能超过设计荷载效应。文中结论可供桥梁设计、养护人员和交通管理部门参考。

预应力体外索加固既有铁路桥梁

介绍预应力体外索加固桥梁技术，讨论体外索加固桥梁中几个关键环节，并提出可行的措施和建议。