矮塔斜拉桥抗弯极限承载力数值计算及验证

为研究多塔矮塔斜拉桥主梁的破坏形式和抗弯极限承载力,以宁江松花江特大桥为背景工程,采用ANSYS软件,分别基于Drucker-Prager屈服准则和Willam-Warnke五参数破坏准则建立两种三维实体有限元模型,分析结构从承受设计荷载至破坏荷载整个过程的受力状态并得到3种工况下的结构抗弯极限承载力,和现行桥梁规范(JTG D62—2004)方法的计算值进行了对比.结果表明:两种有限元模型的抗弯极限承载力计算值相对规范方法计算值的平均误差分别为2.7%和6.5%,最大误差分别为5.9%和8.6%,有限元分析结果与规范方法计算值吻合较好;结构在活载系数小于3时基本处于弹性状态;中跨跨中加载为该桥安全系数最小的工况,其安全系数为2.08.

基于扩展有限元法的部分斜拉桥索鞍抗裂性分析

为研究部分斜拉桥混凝土索鞍的应力分布规律、优化索鞍的钢筋配置,以宁江松花江特大桥为背景进行分析。采用MIDAS Civil建立全桥空间杆系模型分析桥梁整体受力特性,再基于ABAQUS建立索塔及索鞍实体单元模型,分别采用扩展有限元方法和混凝土塑性损伤本构模型对混凝土索鞍进行数值分析。结果表明:1部分斜拉桥混凝土索鞍在斜拉索索力作用下将产生贯穿孔道的劈裂裂缝;建议增大钢筋直径或者加密水平钢筋间距;2在斜拉索作用下索鞍结构外形突变处产生应力集中,主压应力值超过C50混凝土的抗压强度标准值,建议增设倒角或者圆角;3扩展有限元方法可以较好地预测裂缝的发生与扩展,与混凝土非线性分析的结果基本一致,但在裂缝处的应力场计算有所差异。

遗传算法在矮塔斜拉桥索力优化中的应用

结合ANSYS参数化编程,基于MATLAB软件编制相应的优化程序,以一座多跨矮塔斜拉桥为例,选择主梁弯曲应变能最小为优化目标,将遗传算法的基本原理应用于桥梁结构的索力优化计算中,优化结果表明结构受力得到了有效改善。

拱塔斜拉桥不同拱轴线形的力学特点分析

拱塔斜拉桥兼具斜拉桥和拱桥的特点,其优美的造型很好地满足了桥梁设计对于美学的要求,使其往往成为城市的地标性建筑。现以拱塔斜拉桥的发展历程为依据,总结了国内外该类桥梁的设计、建造情况。以此为基础,分析了不同拱轴线形对拱塔斜拉桥的桥面布置、拱塔受力的影响,从而得到了各类拱轴线形的优、缺点及力学特点。该结论可为拱塔斜拉桥的设计和后期维护提供一定参考。

基于拉压杆模型的ECC深梁受剪承载力分析

为研究分布筋对ECC深梁破坏模式和受剪承载力的影响,对分布筋配筋率分别为0、0.31%、0.63%的ECC简支深梁进行剪切试验,分析其破坏模式及纵筋和分布筋应变的发展规律.在拉压杆(STM)模型的基础上,根据Mohr-Columb破坏准则推导建立了STM1模型,基于压杆的试验结果建立了STM2模型,并与美国规范ACI318-19中的计算方法进行比较分析.研究结果表明:分布筋配筋率为0和0.31%的ECC深梁均发生压杆破坏,分布筋配筋率为0.63%的ECC深梁发生节点破坏;分布筋配筋率不大于0.31%时,ECC深梁的受剪承载力未随分布筋配筋量的增加而显著增加;与STM2模型及美国规范ACI318-19中的计算方法相比,STM1模型具有明确的力学意义,能考虑ECC材料抗拉性能和分布筋的影响,其计算结果与试验结果吻合良好,可为不同分布筋配筋率下ECC深梁的受剪承载力计算提供依据.

预应力混凝土矮塔斜拉桥常用设计参数研究

为研究PC主梁(预应力混凝土梁)的矮塔斜拉桥常用设计参数的特点,汇总了72座已建PC主梁矮塔斜拉桥(国内40座,国外32座),经统计分析得到主要分布规律。结果表明:主梁一般采用变高度梁,跨中高跨比一般分布在1/80~1/30之间,根部高跨比一般分布在1/50~1/17之间,国内、外桥的高跨比分布没有明显的差异,高跨比随着主跨跨径增加没有明显变化,不同跨径桥梁的高跨比类似;塔高和跨径之比基本分布在1/5~1/15,该值远小于斜拉桥。分析结果可以为PC主梁矮塔斜拉桥的设计提供参考依据。

分布筋对ECC压杆性能的影响研究

为了研究分布筋对ECC压杆性能的影响,对5个ECC独立压杆进行了受压试验。研究表明,在ECC压杆中有必要布置钢筋,且仅配竖向分布筋不利于裂缝的控制;双向配置0.001 6的分布筋更有利于充分发挥材料的性能和控制试件使用阶段的裂缝;试验得到的ECC的压杆有效影响系数均大于1.6;减少50%的分布筋用量后ECC压杆仍可获得与混凝土类似的压杆强度。

采用ECC改善钢筋混凝土深梁抗剪性能的试验研究

采用国产纤维制成的高性能水泥基复合材料(ECC)替代混凝土形成钢筋增强ECC深梁,并与3根普通钢筋混凝土深梁进行了集中荷载下抗剪性能对比试验研究。研究表明,RC深梁主要是剪切破坏和局压破坏,采用ECC后,RE1、RE3深梁的破坏模式从脆性破坏转为延性弯压破坏,RE深梁出现多条细密裂缝,且无碎屑剥落,整体性良好。相同配筋情况下,RE深梁的名义抗剪强度平均是RC深梁的1.25倍,延性系数平均是RC深梁的2.81倍。就名义极限剪切强度和裂缝宽度而言,ECC的使用至少可以替代RC深梁中0.3%的分布筋。

BIM技术在建筑构造课程教学中的应用探析

为提高课程内容的直观性,降低学生学习的门槛,改善学生建筑构造课程的学习效果。本文以BIM技术典型软件Revit为例,分析了其可视化、参数化驱动、模拟性在建筑构造课程教学中的应用方法。分析表明:可视化特点使得Revit远比一般图片、动画以及SketchUp类三维绘图软件更适合课堂教学,Revit不仅提供各角度的接近真实的三维形状,还包含了构件的构造组成信息;参数化驱动的特点可以让学生通过对比不同方案来加深对建筑构造原理的理解;模拟性的特点可以让学生从建筑实际施工建造过程来理解建筑物各部分之间的关系,构件间连接方式。

多跨矮塔斜拉桥悬浇施工中应力监测研究

应力监测是大跨桥梁悬浇施工中的关键工作,涉及施工中和成桥后的结构安全。为研究施工应力监测方法,文章分析了应力监测原理、应力测试误差来源和实测应变中非受力应变处理方法,并以一多跨矮塔斜拉桥为例,结合实际测试结果验证了本文方法。实测应力和理论数值吻合良好,施工中应力变化趋势一致,最大应力满足现行规范要求,可为类似工程施工监控提供借鉴。

爆炸荷载下CFRP加固桥墩的动力响应分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件对钢筋混凝土桥墩进行爆炸模拟分析,分析3种CFRP(碳纤维增强复合材料)加固方式下桥墩的抗爆性能。模拟结果表明,CFRP加固能显著减小桥墩在爆炸荷载作用下的侧向位移,有效提高桥墩的整体承载能力和抵抗局部破坏的能力,是一种高效的抗爆加固技术;加固模式M(以仅桥墩端部包裹0.8 m CFRP)21.7%的材料用量实现了与加固模式W(全墩高包裹CFRP)基本相同的加固效果;由于CFRP条带的剥落及条带间混凝土的局部破坏,不推荐加固模式E(全墩高条带包裹CFRP)对桥墩进行抗爆加固。

基于模拟建造的项目化教学在工程造价专业教学中的应用

传统工程造价专业课程教学中,各专业课互相独立、难以形成有机整体,教学内容与实践关联性弱,学生学习主动性不强,以记忆知识为主,因此根据项目化教学的理念,借助BIM技术,探索基于模拟建造流程的项目化教学方法,在工程造价专业教学中的应用,以实现教学内容贴近实际工程,学生积极主动、能综合运用相关专业知识为主要目标。

双套拱斜拉桥整体稳定性分析

为了深入研究双套拱斜拉桥在施工阶段及成桥运营状态下的整体稳定性,文章以荆邑大桥为背景工程,采用ANSYS软件建立整个施工过程以及成桥状态下不同荷载作用下的有限元模型,通过分析各个工况下结构的稳定安全系数来评定结构的稳定性。研究结果表明:借助门架竖转主拱塔施工时,门架的整体稳定性系数较小,需要特别关注;借助主拱塔竖转副拱塔以及成桥后在各种荷载作用下,双套拱斜拉桥的整体稳定系数都远高于规范的要求。施工及成桥状态的计算结果可为类似桥梁的设计及施工提供参考。

基于人工神经网络的动态工程估价

本课题主要研究在人工神经网络方法下,对工程估价的动态方向研究,寻求一套快速、便捷、实用的估价模型。

面向BIM的公路桥梁病害编码体系研究

随着社会经济的不断发展,公路桥梁数量日益增多,提高桥梁管养效率,构建信息化、智能化的桥梁管养平台成为当今必然趋势。本文通过研究对比各信息分类编码体系的优缺点,基于国内外对桥梁病害的研究,采用EBS编码和OmniClass编码方式,将桥梁结构编码划分为桥型、桥梁结构、桥梁构件三个层级,将桥梁病害编码划分为病害类型、病害种类、材料三部分,构建出一套可以描述桥梁空间信息的病害编码体系。研究旨在为桥梁信息化管理平台提供统一的编码标准,提高桥梁管养效率,为桥梁智能化管理奠定基础。

基于BIM技术装配式建筑产业链特点与优化方法分析

为研究装配式建筑产业链优化方法,分析产业链特点,具体从设计、生产、施工等环节分析成本增加的原因,基于BIM技术,提出装配式建筑产业链优化方案。根据本文的研究,提出产业链中各环节的成本得到降低的方法,为建筑产业的发展提供思路。

基于遗传算法的装配式建筑成本增量因素与优化方法分析

由于我国装配式建筑正处于初步发展阶段,相较于传统现浇建筑成本过高,导致装配式建筑推广受到一定阻力。文章参考具体案例,基于遗传算法和帕累托最优(Pareto Optimality)原理,采用Python语言进行编程及计算,对案例工程的多目标优化问题进行求解,并从最优解中选择合适的方案。希望以此寻找装配式建筑发展的方法,推进建筑工业化。

浅析基于价值工程的装配式建筑成本增量

装配式建筑因具有良好工业化优势而取得了广泛应用推广。但总体情况来看装配式建筑同传统现浇建筑相比价值水平较低,本文借助价值工程这一经济技术分析方法,从功能与成本的角度分析装配建筑成本,寻找装配式建筑发展方法,希望基于此推进建筑产业化。

波形钢腹板组合槽型梁剪切挠度计算方法与试验研究

为了提出适用于波形钢腹板组合槽型梁的剪切挠度的计算方法,分析了荷载作用下组合梁的受力特点和截面上的剪应力分布规律,推导了剪应变的几何方程,提出了支反力-荷载分段函数的计算模式,通过对几何方程进行积分,建立了波形钢腹板组合槽型梁的剪切挠度计算公式。该公式能够计算多个集中荷载和均布荷载同时作用下的剪切挠度,并适用于波形钢腹板组合梁的其它截面形式。通过4片波形钢腹板组合槽型梁和1片波形钢腹板组合工形梁的静载试验和有限元分析,验证了剪切挠度计算公式的准确性。试验研究表明:对于5片缩尺试验梁,不考虑剪切变形的影响,挠度值偏小约20%,而采用该文考虑剪切变形影响的挠度公式计算的理论值与实测值吻合良好。

RC/ECC组合梁抗弯性能试验研究

为了合理利用高性能纤维增强水泥基复合材料,进行RC/ECC组合梁抗弯性能试验研究。研究表明:采用国产纤维配置的RC/ECC组合梁的抗弯承载能力、变形能力、裂缝控制能力均优于钢筋混凝土梁和钢筋增强ECC梁,且能将成本控制在钢筋混凝土梁的1.2倍左右,ECC厚度取60mm(38%梁高)时具有较高的性价比。需高度重视混凝土与ECC材料的界面处理以提高界面的有效粘结。