南平樟湖库区大桥钢浮箱设计

根据南平樟湖库区大桥建设条件,设计用于该桥深水桩基施工时拼装浮式平台的钢浮箱。根据设计要求及相关标准提出2种设计方案,即中底部龙骨、桁架、顶板横梁和侧板肋骨等均采用450mm肋距方钢方案和500mm肋距L形角钢方案。利用MIDAS Civil软件建立2种方案的有限元模型,计算4种工况下模型中梁单元、板单元的应力和位移变形并进行对比分析。结果表明:在4种工况下,2种设计方案的静力变形均较小,但2种方案的最大位移值和应力值相差较大;浮箱各构件的最大应力值远小于Q235B钢材的屈服强度值;L形角钢方案中构件的应力分布较方钢方案均匀。根据分析结果,该桥浮箱采用L形角钢方案,经现场测试和使用表明,浮箱具备良好的安全性和实用性,整体性能良好。

装配式简支T形梁桥横向分布系数的研究

实验用有机玻璃材料建立了装配式简支T梁桥模型.通过改变T梁横向连接方式,对其进行荷载试验模拟,得到不同横向连接方式对装配式简支T形梁桥横向分布系数的影响程度,并建设性地提出了接近实际工程情况的理论计算方法,对装配式简支T梁桥的设计与施工具有一定指导意义.

深水库区施工专用工程浮箱的设计理论——综合设计法

以樟湖库区大桥深水桩基施工为工程背景,提出了一种适用于深水库区施工的专用工程浮箱的设计理论——综合设计法.综合设计法首先综合利用各领域规范,完成箱体构件设计;再利用有限元分析软件,对箱体在各工况下的变形、应力分布情况进行分析,验证设计是否合理;最后,将可靠性理论引入专用浮箱设计,通过可靠指标与失效概率之间的关系评价浮箱抵抗风险能力.文章有效解决了多功能浮箱无法满足深水桩基施工水上平台要求的难题.

框架结构-筏板基础-地基共同作用的数值分析

考虑框架结构、筏板基础和地基的共同作用,采用有限元分析模型,通过框架结构、筏板基础和地基之间在连接处的静力平衡和变形协调作用,形成共同作用分析方法,与非共同作用方法进行对比,分析框架结构柱轴力和弯矩的变化情况.有限元分析表明,在共同作用下,筏板基础发生"盆形"变形,框架结构应力重分布为角柱轴力增大,边柱和中柱轴力减小,柱的弯矩显著增大.共同作用下,不同厚度的筏板沉降量不同,厚度越大,筏板最大沉降量越小.

南平樟湖库区大桥钢浮箱施工图设计

根据福建南平樟湖库区大桥钢浮箱项目的工程概况,设计要求,从整体和局部两方面进行施工图设计.整体设计方面:单个浮箱外形尺寸长9.0m,宽3.0m,高1.5m.局部设计方面:单个浮箱由间距为500mm的12个横向框架,5个纵向框架,2个水平框架构成,在框架交点处设置25根支柱;沿浮箱9m方向布置两道隔舱板,形成单箱三室结构,每个舱室顶部布置一个进人孔;浮箱之间接头上部采用单双耳插销连接,下部采用丙丁钩耦合.施工图设计满足设计要求,符合工程需要,可为类似工程中浮箱设计提供参考.

高桥墩塑性铰抗震性能分析

为分析高桥墩在地震作用下形成的第二塑性铰对桥墩抗震性能的影响,以内昆铁路花土坡特大桥为实例,通过ANSYS软件建立弹塑性有限元仿真模型,并通过ANSYS软件的屈曲分析功能确定桥墩屈曲荷载,赋予模型铰的初始偏移,再将屈曲荷载加载到模型上.通过软件分析功能,计算非线性模型在该荷载作用下从桥墩钢筋屈服到混凝土被压碎至截面不断绕中和轴转动并形成塑性铰的各部位应变,确定塑性铰的其形成位置.最后,通过分析计算得出的数据,分析第二塑性铰对于桥墩在极限荷载下的抗震性能的影响.

20m空心板实体单梁破坏性荷载试验研究

为了研究实桥长时间运营之后其剩余的承载能力,开展了单梁破坏性试验。以S305富衢线松溪桥一片后张法预应力混凝土空心板为研究对象,通过实体单梁的破坏性试验,获取20 m预应力混凝土空心板的变形、应变和裂缝发展规律,研究空心板极限承载能力、受力特性、破坏机理。结果表明:梁体处于弹性阶段时满足平截面假定,整体受力性能符合设计要求;梁体实际刚度及强度均大于设计值,具有较好的安全储备;梁体延性较好,裂缝在纯弯区宽度较大且分布均匀。

基于挠度监测的简支空心板梁桥安全监测与评估

选取了单一挠度监测指标,提出了挠度长期监测数据有效性系数β计算公式,确定了中小跨径简支梁桥跨中挠度采样频率f;基于铰缝损伤对简支空心板梁桥的影响,确定了铰缝损伤评估指标;设置了单梁承载能力与铰缝损伤的三级预警阈值;对某简支空心板梁桥开展了安全监测与评估。结果表明:通过简支空心板梁桥跨中挠度监测可进行单梁承载力和铰缝损伤评估;中小跨径简支梁桥挠度活载效应的最大监测值与桥梁跨径、采样频率、车辆行驶速度相关,建议跨中挠度采样频率f≥9Hz;可用各梁板所承担的外荷载变化率来衡量铰缝损伤程度;采用三级预警机制对简支空心板梁桥进行监测预警效果良好。

预应力CFRP联合横向增强法在空心板梁桥加固中的应用研究

针对空心板梁桥预应力碳板加固后各梁板间横向传力不畅的问题,提出了预应力碳板联合横向增强的加固方法,开展了采用横向增强前后的实桥验证试验,确立了结合梁板强度、刚度以及整跨横向传力状态的综合评定体系。试验选取某3×16m简支空心板梁桥进行横向增强前后的试验研究,测试在试验荷载作用下各片梁的应变和挠度,探讨采用横向增强前后各片梁的应变、挠度校验系数、相对残余以及横桥向应变、挠度变化规律。得出如下结论:提出了针对空心板梁桥横向传力状态的评价指标-偏离系数标准差σp,得出σp小于15%时,横向传力状态良好;σp大于15%时,横向传力不畅,需增强横向联系;经预应力CFRP加固并横向增强后,荷载试验结果校验系数小于1,相对残余小于20%,偏离系数标准差小于15%,表明结构强度、刚度、恢复原状态能力及横向联系均处于安全状态。

桥上与线路上列车脱轨的差异分析

探讨了影响桥上与线路上列车脱轨的关键因素,同时统计了最近几年发生在世界各地的脱轨事故,发现有一个呈上升的趋势.论述了列车脱轨的原因分析、列车脱轨几何准则和力学机理,然后从五个方面分析了桥上与线路上列车脱轨之间的不同之处.从列车脱轨的横向刚度、脱轨时间历程、流场、运动方程和共振等方面进行了对比分析,并从中得出了一些结论.在某一特定距离上,线路列车脱轨没有时程特性.另外风载荷作用下,车桥系统的力学特性比车线系统更加复杂.

基于环境校准的钢筋混凝土保护层厚度检测

为了解决工程中结构钢筋混凝土保护层厚度检测不准确的问题,该文从实际工程应用出发,利用影响因素分析法,研究形成一套合理、完善且适用于公路水运工程钢筋混凝土保护层厚度检测的方法和校准规程。结果显示:利用该文研究成果,可以有效地提高实际工程钢筋混凝土保护层厚度检测的准确率,节省仪器校准标准试件的制作,规范行业检测流程。

旧桥拓宽加固中荷载横向分布系数的变化规律

为研究荷载横向分布系数在拓宽扩建后的公路桥梁中的变化情况,提出了纵横梁拓宽加固法。通过建立旧桥拓宽加固的模型,研究加固横梁的设置位置、数量、刚度;加宽主梁、旧桥的刚度以及主梁连接方式不同时,各主梁横向分布系数的变化规律。结果表明:采用纵横梁加固法拓宽加固时,可明显改善旧桥特别是边梁的受力,建议改造后的桥梁支点处应做好加强措施;改变横梁的数量、位置和尺寸对各主梁的荷载横向系数影响较小;加宽主梁与既有主梁采用铰接形式,其值较刚接时大且各主梁波动较小;主梁与加固横梁分别采用铰接和刚接时,各主梁的荷载横向分布系数差别较小,整体呈V形分布。该文的研究成果可为旧桥拓宽改造设计提供依据。

钢板组合梁桥横向U型筋湿接缝力学性能试验研究

针对传统钢板组合梁桥湿接缝焊接工程量大、安全储备较难保证等问题,提出横向U型筋湿接缝结构,研究其受力可靠性。考虑横向U型筋不同搭接形式及长度,选取并制作支座墩顶中间位置横向U型筋湿接缝试件进行静力拉伸试验、支座墩顶钢主梁位置横向U型筋湿接缝试件进行动力疲劳试验,分析试件裂缝发展、破坏形态和钢筋应力的变化规律。结果表明:静力拉伸试验下,横向U型筋湿接缝施工缝处会较早产生裂缝;横向U型筋采用焊接或增加搭接长度可减小钢筋平均应力。动力疲劳试验下,混凝土开裂会造成横向U型筋应力转移,开裂荷载附近横向U型筋应变变化较为明显,开裂后横向U型筋应力呈非线性增长。静、动力试验过程中,横向U型筋结构裂缝发展及钢筋受力均满足设计要求,力学性能较好。

往复加载下预制承台-桩连接构造受力性能

在交通不便、土地资源稀缺及环保要求高的山区公路高架桥梁建设中,为充分利用一体化架桥设备桥面输送预制构件的优势、最大限度地实现全预制桥梁的建造需求,提出一种将现浇承台改为预制承台的方案。针对预制承台与桩连接构造受力安全可靠性问题,按照1/3的缩尺比设计制作两个预制承台-桩连接构造试件和一个现浇承台-桩连接构造试件,进行往复加载试验与非线性数值分析。试验结果表明:与现浇承台试件相比,预制承台试件的屈服点、极限承载力基本相同,桩的抗裂性能、裂缝分布也基本一致;现浇承台更易开裂,但预制承台裂缝数量更多、最大裂缝宽度更大;桩-预制承台连接试件的初始刚度略小,但开裂后的刚度与现浇承台试件相同;两种承台均能与桩共同受力,整体性能够得到保证。数值模拟与试验的倾角-位移曲线和滞回曲线较好吻合,表明数值模型可反映试件的变形情况、承载力与捏缩特性。试验和数值分析均验证了预制承台-桩连接构造受力性能的可靠性。

基于监测大数据的涡激振动影响因素分析

为从监测大数据中提取影响桥梁涡激振动的特征参数,及时预测涡激振动,以某跨海大桥为背景,对该桥2013～2015年的涡激振动监测数据进行梳理,分析风参数以及能量集中系数等结构振动响应因素在涡激振动中的特异性,根据涡激振动特征参数建立动态监控模型,并应用于该桥中。结果表明:涡激振动主要发生在顺风向平均风速为4～13m/s低风速以及300°～330°、120°～150°风向角间;竖向平均风速、风攻角、湍流度、阵风因子均不宜作为涡激振动预测分析参数;能量集中系数与加速度均方根值可作为桥梁是否发生涡激振动的进一步判断条件;涡激振动动态监控模型可及时预测涡激振动,且实际应用效果较好。

桥梁健康监测数据的结构化存储与分析

大跨桥梁一般都安装有规模不等的结构监测系统,对桥梁的环境荷载、运营荷载、桥梁特征和桥梁响应等参数进行实时监测。因各系统的开发者和监测内容各不相同,导致积累的海量原始数据结构定义各异,开发利用较困难,形成了信息孤岛。该文以9座大桥健康监测系统为例,对桥梁健康监测数据进行调研、梳理和分析,给出长大桥梁结构监测数据的格式规范,提出自动初步处理与人工专业分析的两步数据处理方法。研究结果表明:针对海量原始监测数据提出的规范化命名、结构化存储方法行之有效,可为桥梁健康监测系统的开发应用、数据结构定义、接口交互和采集提供规范参照;经过该文提出的数据处理方法处理后的数据与原始数据相比,其容量大幅减少,可保证处理后的数据量不超过原始数据量的5%,可为长大桥梁数据分析和挖掘利用工作奠定基础。

城市复杂地形条件下步行廊桥的方案比选研究

某项目拟建步行廊桥桥址处,上部受现有建筑物和高架桥的影响,下部受地下管线的制约,复杂的地形条件制约着步行廊桥的设计和施工。综合现状道路、建筑、管线和协调单位等实际情况,提出6种设计方案进行比选。研究表明方案6能将步行廊桥的设计和施工工作对现状各单位工作的影响降低到最小。步行廊桥主桥第1联为148 m长的7跨连续钢箱梁,第2联为8.06 m和21.575 m简支钢箱梁,曲线半径150 m。经有限元计算分析表明步行廊桥各项指标均在设计要求和相关规范控制范围之内,可为城市复杂地形条件下桥梁设计方案的比选提供借鉴。

悬索桥主缆内部温湿度变化机理模型试验研究

为研究长期处于潮湿易腐蚀环境中的悬索桥主缆内部温、湿度的分布及变化规律,设计主缆缩尺模型室内试验,在特制环境模拟房中放置主缆模型(长4m,直径30cm),进行4种工况下的环境模拟,布置温湿度传感器对主缆温度和含湿量进行监测,获得主缆内部温、湿度的分布规律,并计算主缆的热传导率和热交换系数。结果表明:含湿量分布规律与温度分布规律相似,环境温度上升后,主缆内部的温度和含湿量均随时间上升;外界温度越高,主缆内部温度和含湿量越快达到稳定;对主缆局部加热时,主缆截面会出现明显的温度梯度分布,含湿量分布也不均匀;主缆内部含积水时,其横截面内温湿度分布相较干燥状态更不均匀,梯度分布更加明显。

大跨度悬索桥涡激振动动态监控预测

大跨度悬索桥的涡激振动发生频率较高,严重时将影响到行车安全性和舒适度。为了能及时预测大跨度悬索桥的涡激振动,以某跨海大桥为例,依托其结构监测系统长期监测数据,选取了顺风向平均风速、风向角、能量集中系数以及加速度均方根(RMS)作为涡激振动发生的特征参数,根据特征参数与涡激振动的相关性,构造了跨海大桥涡激振动的动态监控预测模型,建立了独立的涡激振动动态监控系统。结果表明:涡振发生时风向角主要分布在300°~330°与120°~150°;能量集中系数(功率谱密度之比W P2/W P1)小于0.1;主桥振动加速度均方根值大于5 cm/s 2;构造的系统模型预测识别率达到72%,建立的涡激振动动态监控系统识别准确率达到93%,同时开发了涡激振动预警App,实际预警效果良好,可为同类型桥梁的涡激振动预测提供借鉴。

大跨悬索桥主缆温湿度长期监测与分布规律

长期处于潮湿易腐蚀环境中的悬索桥主缆受到太阳辐射和空气对流的影响,很可能生锈断裂而影响大桥的安全。以西堠门大桥主缆系统为研究对象,为数值研究其温湿度变化机理提供物性参数,设计主缆室外温湿度监测试验。根据太阳运行轨迹提出了一种主缆太阳辐射模型,计算了不同工况日的年概率统计分布并对典型工况日的气温日变化函数曲线进行了拟合。研究结果表明:锚室内温湿度变化平稳,不易受外界环境影响,鞍座内温湿度变化剧烈,受外界环境影响较大;晴天工况下主缆温度受太阳辐射影响显著,而降雨/雪会使气温下降进而影响其太阳辐射规律。