榫卯-承插装配式桥墩抗震性能研究

承插式连接施工便捷,容许误差大,但耐久性较差。为提升施工质量和优化耐久性,结合超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)湿接缝连接技术,提出一种新型装配式桥墩——榫卯-承插装配式桥墩。设计制作1个榫卯-承插装配式桥墩试件和1个对比桥墩试件(整体现浇桥墩),采用拟静力试验方法,结合数值模拟研究该装配式试件的破坏机理和抗震性能。研究结果表明:在试验加载过程中,两试件破坏形式都是以弯曲破坏为主的延性破坏,主要表现为墩底塑性铰区混凝土大量压溃剥落,而装配式连接处承台及灌浆料的破坏较小,且在达到极限荷载时装配式试件残余变形仅为整体现浇试件的79.09%,表明UHPC灌浆料可提升桥墩损伤容限,使其震后更易修复;榫卯-承插装配式试件采用较短的承插深度及钢筋搭接长度达到可靠的连接效果,在相同滞回位移下表现出等同现浇桥墩的承载力、延性、耗能能力和刚度;承插深度在0.4D(D为试件截面宽度)及以上时,接缝处连接可靠,整体性和抗震性能基本等同现浇;提高灌浆料弹性模量对桥墩刚度具有改善效果;纵筋直径对桥墩抗震性能的影响比承台搭接钢筋的影响更显著,增大纵筋配筋率对水平承载力和耗能能力的提升较为明显,但会增加桥墩残余变形。

栏杆对典型桥梁断面涡激振动的影响研究

为了研究栏杆对典型桥梁断面涡激振动的影响,通过风洞试验分别研究了有无栏杆桥梁断面的涡激振动响应。试验研究表明:裸梁断面风洞试验没有发生涡激振动,上下表面的脉动压力对涡激振动的贡献很小;栏杆断面风洞试验则发生了明显的竖向涡激振动现象,上下表面中下游脉动压力对涡激振动贡献较大。栏杆使得上表面的来流分离更严重,改变了上表面的压力系数均值,但不能改变下表面的压力系数均值;栏杆不仅能够改变上表面的压力脉动分布,同时也显著增大下表面的压力脉动幅值。

气动措施抑制钝体箱梁竖向涡振的风洞试验研究

为研究钝体箱梁发生竖向涡振的内在特性及气动措施抑振的规律,采用风洞试验同步测量箱梁模型的振动位移和表面压力。基于模型各测点的压力时程,综合对比分析压力系数均值与均方差值、局部气动力对总体气动力的相关性与贡献程度。结果显示:钝体箱梁断面发生竖向涡振的根本原因是上游分离的气流使得中、下游脉动压力显著增大,中、下游升力对总体升力具有良好的相关性,且对涡激振动贡献最大;封闭栏杆方式可以抑制钝体箱梁断面的竖向涡振;栏杆阻风率变化会同时改变钝体箱梁上、下表面的压力脉动分布强度,但只能改变其上表面的压力系数均值;气动措施抑振的机理是其削弱了箱梁中、下游的脉动压力强度,破坏了局部升力对总体升力的相关性。

大跨人行悬索桥非线性静风稳定性分析

基于风洞试验所测加劲梁静力三分力系数,在综合考虑静风荷载非线性、结构几何非线性基础上,采用双重迭代计算分析方法对主跨420 m大跨窄人行悬索桥进行静风稳定性全过程分析。结果表明,结构变形随风速变化呈明显非线性,静风失稳形态弯曲扭转空间耦合变形特征显著;较公路桥大跨人行悬索桥主缆提供的扭转刚度比重更大,跟踪两主缆跨中应力随风速变化情况可定义静风失稳临界风速及与分析静风失稳原因;非零初始风攻角会降低静风失稳临界风速;中央扣及抗风缆均能提高静风失稳临界风速。施加中央扣措施,失稳形态为主梁结构弯扭失稳;施加抗风缆措施,失稳形态为抗风拉索、抗风缆应力松弛导致局部结构失稳。该研究可为大跨窄桥静风稳定性能及提高静风稳定性提供科学依据及参考。

大跨人行悬索桥非线性斜风静力稳定研究

为研究大跨人行悬索桥在斜风作用下的静风稳定性,提出了一种实用的斜风作用下大跨桥梁静风稳定性分析方法。在小偏角下,忽略斜风对于桥梁断面气动外形的影响,基于正交分解方法推导了完全考虑桥梁静风空间变形影响的斜风静力荷载理论表达式,编制内外两重迭代的大跨桥梁斜风静力稳定分析程序,进行了420 m主跨人行悬索桥非线性静风稳定分析。结果表明:斜风静力荷载是有效风攻角与有效风偏角的函数,精确考虑斜风静力荷载作用,要求对有效风攻角和有效风偏角同时进行迭代;静风失稳形态是以主梁扭转变形为主的复杂弯曲扭转耦合的三维空间变形状态,在静风弯扭空间大变形作用下,背风侧缆索系统应力大幅卸载,最终背风侧抗风缆应力接近完全卸载导致悬索桥系统刚度丧失,进而发生静风失稳;该类大跨人行悬索桥最不利静风稳定来自于法向风,小角度斜风对该桥静风失稳临界风速影响不大。

基于能量等效原理的颤振机理及颤振导数识别

桥梁和风是相互作用的流固耦合系统,风对桥梁的作用效应可以分为阻尼效应和刚度效应。首先基于能量等效原理将Scanlan线性颤振自激力分为纯阻尼效应项H1^*、A2^*,纯刚度效应项A3^*、H4^*和既有刚度效应又有阻尼效应的双重效应项A1^*、H2^*、H3^*、A4^*。将颤振自激力进行积分运算分别求出其阻尼效应项的做功时程和刚度效应项的无功时程并从功能角度对经典耦合颤振驱动机理进行了研究,最后通过将耦合颤振微分方程转化为功能方程形式,提出了一种基于自激力瞬时做功的颤振导数识别方法并证明了该方法的可靠性。

UHPC墩周连接装配式桥墩拟静力试验

为减轻装配式桥墩在地震灾害中的损伤、优化装配式桥墩力学性能,本文提出一种采用超高性能混凝土(UHPC)连接的新型装配式桥墩连接方式:UHPC墩周连接。为了研究该新型装配式桥墩的抗震性能,本次研究设计并制作1个现浇桥墩试件和1个UHPC墩周连接装配式桥墩试件,对2个试件进行拟静力试验。对比2个试件在水平往复循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能、侧向刚度、残余位移和延性作对比分析,并分析试验中装配式试件钢筋应变、墩身曲率。实验结果表明:UHPC墩周连接装配式桥墩与整体现浇桥墩都是弯曲变形为主的延性破坏,装配式桥墩试件未发生塑性铰区域混凝土大面积压溃、剥落的现象,其破坏形态主要是UHPC与普通混凝土接缝的张开闭合和塑性铰区混凝土的弯曲变形;装配式桥墩的刚度自复位能力较整体现浇式桥墩均得到不同程度优化,延性更是高出现浇桥墩46.8%,但耗能性能略差;结合墩柱曲率和不同位置钢筋应变,UHPC墩周连接试件薄弱位置位于立柱底部与承台拼接缝处,UHPC连接段内的搭接钢筋是往复加载过程中耗能的主要部件。因此,UHPC墩周连接装配式桥墩具有良好的抗震性能和使用价值,可为实际工程提供参考。

主跨420m人行悬索桥非线性静风稳定影响参数分析

为了研究大跨度人行悬索桥非线性静风稳定相关参数的影响规律,采用内外两重迭代数值算法对一座420 m主跨人行悬索桥,进行了结构附加风攻角、来流初始风攻角、非主梁结构风荷载、抗风缆与中央扣结构措施等影响参数分析。分析结果表明:不计结构附加风攻角会放大静风失稳临界风速,由于正负不同初始攻角下静风荷载的不同发展路径,使得正攻角会恶化静风稳定性,负攻角会提高静风稳定性;非主梁结构风荷载对静风失稳临界风速影响很小,但是抗风缆风荷载对主梁静风位移影响很大,主塔风荷载对主梁静风位移影响最小;抗风缆会改变大跨人行悬索桥的静风失稳形态和大幅提高静风稳定性,对于420 m主跨量级的人行悬索桥,仅依赖中央扣措施很难使无抗风缆设计方案获得足够的静风稳定能力。

大跨人行悬索桥非线性静风失稳发展过程分析

为研究大跨人行悬索桥非线性静风失稳的内在原因,以主跨420m天蒙人行悬索桥为背景进行分析。综合考虑几何非线性与静风荷载非线性,采用内、外双重迭代算法从定性与定量的角度分析该桥非线性静风失稳发展过程及失稳临界形态。结果表明:大跨人行悬索桥静风失稳发展路径为,不断非线性增大的加劲梁位移牵连主缆和抗风缆产生相对于加劲梁的竖向位移,使主缆和抗风缆逐渐消减拉应力,直至抗风缆接近松弛而失稳;静风失稳临界形态是以加劲梁扭转变形为主、竖弯变形为辅的复杂弯-扭耦合空间变形状态;静风失稳内在原因为,静风升力和升力矩随附加风攻角的增长不断增大,加劲梁和缆索系统的静风位移持续增大并产生相对竖向位移,导致缆索系统刚度大幅卸载。

风雨激振中斜拉索表面水线运动的三维数值模拟

基于滑移理论推导三维水膜运动方程,重点考虑斜拉索表面水膜形态变化对风压力系数和风摩擦力系数的影响,建立模拟风雨条件下三维节段斜拉索表面水膜形态变化的理论模型。在此基础上推导出三维节段斜拉索气动力的计算公式,研究水线运动对拉索气动力及其振动响应的影响。结果表明:应用三维滑移理论模型数值模拟得到的拉索表面上下水线的位置、形态与风洞试验结果相近;发生风雨激振时斜拉索的顺风向振幅明显小于横风向振幅;水线沿拉索环向与轴向运动使得水膜形态发生低频周期性变化,导致拉索气动升力与阻力的同频周期性变化,从而引起拉索的大幅度振动,产生风雨激振现象。

基于相对分子质量和热性质的改性沥青微观性能研究

在90#基质沥青中加入一定比例的SBS,SBR,稳定剂和糠醛抽出油,分别制备成4种改性沥青并对其进行旋转薄膜烘箱试验和压力老化试验,得到短期老化和长期老化状态下的沥青样品.采用凝胶渗透色谱试验、差示扫描量热试验和热重试验,对改性沥青样品相对分子质量和热性质进行研究.结果表明:单掺SBR的改性沥青样品结构最不稳定,耐老化性能最差;稳定剂组和糠醛抽出油组改性沥青样品在老化过程中的大分子分解和小分子聚合得到了抑制,温度稳定性得到了提高;4种改性沥青样品在升温过程中质量损失主要分为小于200℃,200~420℃及420~550℃这3个阶段,其中第3个阶段反应最剧烈,质量损失速率最大.

带桩沉井复合基础变位分析

根据桩基础与沉井之间的荷载分配比例关系,确定了主次受力构件,构建了带桩沉井复合地基基础简化计算模型;基于基础的力学平衡关系,推导了带桩沉井基础的计算公式;讨论了带桩沉井的破坏极限状态;分析了持续高水平荷载作用下土体流变效应对带桩沉井复合基础的影响。基于工程实例,分析比较了沉井基础及带桩沉井复合基础变位差异。研究结果表明带桩沉井结构与沉井基础相比,基础顶部水平位移可以减小20%~30%,箱体转角可以减小35%~45%;沉井后背土体性质显著影响基础的变位,沉井后背土体由流塑状态逐步改善到坚硬状态,基础顶部水平位移将减小50%~70%,箱体转角减小20%~50%;带桩沉井基础中水平荷载的分配关系与沉井后背土体的刚度、桩基础刚度比例有关,沉井后背土体分担的荷载随着后背土体刚度增加而加大;软土地基带桩沉井基础相比沉井基础虽然能够降低基础的变形,但仍存在台后土体承载能力不足的问题,应对箱体背部采取加固措施改善土体性能,以提高土体承载能力并进一步降低基础的长期变形与短期变形。

工程思维导向的“结构力学”教学方法与实践

为适应新工科培养目标,提升学生力学素养,提高学生的结构创新和工程实践能力,针对"结构力学"传统教学课程内容缺乏时代特征、教学互动性及多样性等诸多问题,对"结构力学"课程的教学方法进行探讨。在有条件的基础上进行工程现场授课,形成与课堂授课互补的"第二课堂";增加课上工程结构电算内容,组织课下工程结构竞赛活动;建立互联网知识共享平台,方便学生在线学习和师生及时沟通。教学结果表明,工程思维导向的教学设计,可以使学生建立结构力学概念的工程思维能力和发展工程思维直觉,并为后续专业课的学习打下坚实基础。

建筑工程施工技术质量控制方法探讨

建筑工程项目可划分为多个小项目,同时不同的项目均需要使用相应的的施工技术方法,由此施工技术方法的质量直接关系到建筑项目的整体质量,所以一定要对其进行严格的管控。下就建筑项目施工技术质量的管理控制要点进行详细论述。

风屏障开孔形式对车桥系统气动特性影响的数值研究

随着高速铁路的发展,列车在横风作用下的安全问题尤为重要。采用流体力学软件Star CCM+建立32 m简支箱梁和CRH2型高速列车的全尺寸模型,对不同风屏障开孔形式的车桥系统进行数值模拟,研究了风屏障开孔形式对风屏障挡风效率和流场的影响,分析了车辆三分力系数和桥梁三分力系数随开孔形式的变化规律。结果表明:风屏障的开孔形式对车辆的阻力系数影响较大,且随着开孔边数的增加各车辆的阻力系数先减小后增大,开孔形式为格栅形时阻力系数最大。采用格栅形式时中车比头车的力矩系数大了63.6%;中车的阻力系数和力矩系数随开孔边数的增加基本呈下降趋势,位于背风侧时中车阻力系数和力矩系数变化较缓;随着风屏障开孔边数的增加,桥A段、桥B段和桥C段的阻力贡献率CR_(WBD)都呈增加趋势,其中桥B段的贡献率增加最多,增加了12.2%。风屏障对阻力和力矩的贡献率CR_(WBD)、力矩贡献率CR_(WBM)基本都超过了50%。

论建筑工程深基坑支护施工技术的应用探究

随着我国的现代化城市发展飞速,城市人口量也随着增加,出现的高层建筑也就随之越多,规模在不断增加,建筑施工中的地下空间也逐步的被利用起来。在这个强大的背景下,深基坑支护施工技术在建筑施工中起到强大的作用,从而也被广泛的利用起来。

典型箱梁断面双竖向涡振区的成因分析

为研究箱梁断面产生双竖向涡振区的原因,通过同步测振和测压均匀风场风洞试验,基于涡振区的振幅响应与表面压力脉动时程,分析了2个竖向涡振区的振幅与风速关系、表面压力系数均值与均方差值、局部升力与总升力的相关性及局部升力对竖向涡振的贡献。分析结果表明:高风速涡振区比低风速涡振区锁定区间长、振动响应大;低风速涡振区的Strouhal数为0.145,高风速涡振区的Strouhal数为0.082,2个竖向涡振区是由具有不同Strouhal数的2个独立气流涡脱所致;低风速涡振区涡激力主要来源于箱梁上表面中部2道防护栏区域和下表面背压区的气流脉动,高风速涡振区涡激力主要来源于箱梁上表面下游区域和下表面背压区的气流脉动,两者在上表面的气流涡脱相互独立。研究成果对典型钝体箱梁断面有一定的普遍适用性,研究方法可为类似研究提供借鉴。

抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风失稳模式的影响

为研究抗风缆对大跨人行悬索桥非线性静风稳定性的影响,采用风洞试验获取大攻角区间主梁静三分力系数。结合有限元数值模拟计算方法,运用双层迭代算法同步计入悬索桥几何非线性与静风荷载非线性,对420 m主跨人行悬索桥进行了非线性静风响应全过程分析,得到了非线性静风失稳临界风速以及静风位移响应与应力响应。综合分析结果表明:抗风缆是提高大跨人行悬索桥结构刚度的有效结构措施,抗风缆对大跨人行悬索桥动力特性影响显著,可以明显改变大跨人行悬索桥模态发生顺序以及相关频率;不依赖抗风缆结构的大跨人行悬索桥静风稳定性能相对较低,抗风缆能够大幅提高大跨人行悬索桥结构系统刚度和静风稳定性能;抗风缆不仅能够改变大跨人行悬索桥的静风位移发展路径,而且可以改变静风失稳形态,抗风缆悬索桥静风失稳模式是以扭转位移为主的三向耦合变形状态,去掉抗风缆后,静风失稳模式转变为以横桥向位移为主、扭转位移与竖桥向位移为辅的横桥向失稳;抗风缆悬索桥扭转型静风失稳是由主梁扭转位移驱动的缆索系统应力松弛导致的,无抗风缆悬索桥横向型静风失稳是由主梁横桥向位移驱动的悬索桥总体刚度衰减导致的。研究结论可为大跨人行悬索桥抗风设计提供相关参考。

天蒙人行悬索桥抗风性能风洞试验研究

天蒙人行悬索桥主跨420m,跨越山谷连接两个观景山峰。为了研究天蒙人行悬索桥的抗风性能,通过节段模型风洞试验测定了主梁的静气动力系数、涡振响应和颤振稳定性。分析研究表明:纵横型钢组合的格构式主梁截面不易激发涡激振动;封闭栏杆防护网底部能够提高主梁的颤振稳定性;封闭后的改进断面会显著影响升力系数和升力矩系数,封闭面积不大时对阻力系数影响不大。研究结论可为类似大跨人行悬索桥提供设计参考。

典型桁架桥梁断面静风阻力遮挡系数风洞试验

基于典型桁架桥梁断面桁片节点测压风洞试验,研究了典型桁架桥梁断面-10°^+10°风攻角下的遮挡系数。试验结果表明:采用规范计算桁架桥梁断面成桥状态的遮挡系数,在计算间距比和实面积比时,建议将桥面铺装高度计入迎风桁架高度,将桥面铺装迎风面积计入桁架轮廓面积;遮挡系数随着风攻角的增大而减小,可以采用一次线性经验公式计算不同攻角的遮挡系数。