桥梁预拱度对行车舒适性的影响及桥面线形调整

为研究成桥预拱度对连续刚构桥行车舒适性的影响,以多座主跨跨径为110~200 m的连续刚构桥为研究对象,首先,采用滤波白噪声法建立桥面时域模型,并与按余弦曲线设置的成桥线形叠加模拟成桥后的桥面不平度;其次,采用MATLAB/Simlink搭建车辆-桥面系统模型,以加速度均方根值(RMS)作为桥梁边跨、中跨桥面的行车舒适性评价指标,以最大瞬态振动值(MTVV)作为边跨峰值处短时内的行车舒适性评价指标;最后,分析采取经验法按照余弦曲线设置成桥预拱度的桥梁其跨径和设计时速对边、中跨RMS值的影响,以及成桥预拱度取值对边跨3L/8处MTVV值的影响。研究结果表明:在边跨、中跨处RMS值均小于0.315 m/s^(2),说明采取经验法按照余弦曲线设置成桥预拱度并不影响中跨处的行车舒适性;在边跨3L/8处MTVV值在短时内存在大于0.345 m/s^(2)的情况,说明在边跨峰值处短时内会产生一定不舒适感。提出了一种基于桥面铺装层施工优化边跨3L/8处和边墩墩顶桥面线形的方法,改善了边跨的行车舒适性。

基于准静态应变影响线的拱桥吊杆损伤识别及评估

为解决拱桥吊杆损伤的精确识别难题,建立了一种下承式系杆拱桥简化力学模型,并通过力法推导得到了下承式系杆拱桥吊杆应变影响线解析式,据此提出了一种基于下承式系杆拱桥吊杆准静态应变影响线指标的损伤识别方法。借助有限元法验证了该方法对于常规吊杆数目拱桥的适用性,并利用有限元模型算例研究了测试噪声、损伤位置、损伤程度、损伤类别对损伤评估结果的影响,提出了科学的车辆加载实施方案。研究结果表明:在10%的测试噪声内,准静态应变影响线差值曲率法能精准定位拱桥吊杆的局部损伤位置,并可定量评估其损伤程度,在系梁、风撑、拱肋等其他结构损伤时,该方法仍具有良好的识别效果。

大吨位转体桥梁不平衡力矩计算方法优化研究

针对常用的不平衡力矩计算方法无法适应于大吨位转体桥梁而造成较大计算误差的问题,基于常用的球铰转动法和球铰应力差法,以某大吨位转体桥为背景,对2种方法的不平衡力矩计算结果进行对比,以确定适合大吨位转体桥梁不平衡力矩计算方法;建立球铰有限元模型,分析不平衡力矩对球铰应力差分布规律;采用增广拉格朗日方程对基于球铰应力差法的不平衡力矩计算公式进行优化,并以多座桥梁为例验证优化公式的适用性。结果表明:球铰应力差法与球铰转动法的不平衡力矩计算值相对误差较小;球铰两侧应力差值的大小随着与球铰中心距离的增加呈现先增大后减小的变化趋势;不平衡力矩有限元分析值大于实测值,且两者的相对误差随着不平衡力矩的增加显著增大,最大相对误差为33.4%,优化后的球铰应力差法计算得到的不平衡力矩值与实测值的相对误差在15%以内,表明优化效果良好。

基于行车舒适度的大跨连续刚构桥桥面线形调整研究

基于MATLAB/Simulink环境建立车辆-路面系统模型,以车辆座椅竖向加权加速度均方根作为行车舒适度评价指标,分析边跨3L/8、中跨跨中位置预抛高及边墩墩顶混凝土铺装层厚度与车辆座椅竖向加权加速度均方根之间的关系。根据分析结果,提出通过调整边跨3L/8、中跨跨中位置预抛高及边墩墩顶混凝土铺装层(调平层)厚度改善桥面线形平顺性的措施,提高行车舒适度。在桥面铺装阶段,应根据原有预设成桥线形进行铺装线形拟合,同时兼顾行车舒适度。

小半径曲线桥T梁施工阶段异常横向位移分析及处理

为解决小半径曲线桥T梁施工阶段梁体异常横向位移的问题,以某高速公路匝道小半径装配式T梁桥为背景进行研究。利用MIDAS Civil软件建立该桥第2联及第3联的有限元模型,分析3种工况(原设计成桥状态、梁端间隙处刚性填充并保持支座约束、梁端间隙处刚性填充并释放支座约束)下,不同温度作用(整体升、降温10、20、30℃)、横向温度梯度和汽车离心力对桥梁结构主梁支承点横向位移和支座横向剪力的影响。结果表明:原设计成桥状态工况下桥梁位移及内力均正常,但对梁端间隙进行刚性填充后,各墩支座在横向温度梯度及整体升温作用下的横向剪力远大于支座横向水平承载力,导致支座发生剪切破坏无法提供有效约束。根据分析结果,解除了梁端处刚性填充,保持梁端设计间隙,并按主梁原设计位置横向纠偏复位,同时对发生剪切破坏的支座进行了更换。采取以上处理措施后,该桥异常横向位移问题已得到解决,桥梁正常运营并且状态良好。

基于长期监测的车辆荷载效应时变极值预测

为建立准确合理的车辆荷载效应极值的概率模型,基于现有的车辆荷载效应极值理论和极值模型,提出一种新的预测模型——区组超阈值模型。首先,采用阈值模型,充分利用已有的监测信息建立相应的超阈值模型;其次,研究超阈值模型和区组最大值模型之间的参数关联,通过点过程构建2种模型之间转换的桥梁,由已建立的阈值模型推导区组最大值模型,进而得到任意使用年限内车辆荷载效应的最大值模型;最后,检验所建立的区组超阈值模型,并结合桥梁的设计使用年限,利用模型外推了10、40、70、100 a车辆荷载应变的概率密度。对某斜拉桥跨中截面5个钢纵向传感器所采集的数据进行建模分析,结果表明:模型诊断图中的P-P图和Q-Q图都具有非常良好的线性,经验重现水平所描绘的点均在重现水平的置信度为95%的置信区间内,经验概率密度直方图也与相应的GP分布完美拟合,均证明模型能够很好地模拟和预测实际车流作用下的车辆荷载效应极值。

FWD与BB工作性能对比及其测试数据相关性研究

针对目前道路检测领域落锤式弯沉仪(FWD)与贝克曼梁(BB)共存的现状,对两种设备的工作性能如测试稳定性及对行车荷载的模拟能力进行了对比分析.在国内外相关研究文献的基础上,对落锤式弯沉仪(FWD)与贝克曼梁(BB)两种不同性质弯沉仪测试弯沉数据间的相关性进行了研究,并利用实测弯沉数据对两者间的转换关系进行了对比验证.结果表明:相对贝克曼梁,落锤式弯沉仪稳定性高,且能较好的模拟行车荷载;两者间测试数据存在一定的相关性,但受试验路段结构及地域条件影响较大.

沥青路面弯沉温度修正试验研究

落锤式弯沉仪(FWD)在道路检测领域得到了广泛的应用,但相应的弯沉温度修正关系尚未建立.为此在某试验路段进行周期1 a的路面弯沉盆数据采集及相应沥青结构层温度监测,建立了基于FWD的沥青路面弯沉温度修正关系,并利用等效层理论及Bossinesq弯沉方程将其扩展到任意沥青厚度下的温度修正公式.通过与美国及我国依据梁式弯沉仪建立的温度修正公式比较发现,3种修正关系存在一定的差异.

冻融环境下混凝土结构耐久性研究综述

对国内外冻融环境下混凝土结构耐久性研究现状及发展趋势进行了系统的总结及归纳,并对该领域未来研究方向进行了展望.基于对国内外文献的研读与分析,首先对冻融环境下混凝土的破坏机理、冻融试验方法和标准进行了归纳与梳理;并分别从理论研究及数值模拟方法上对非预应力混凝土结构、预应力混凝土结构耐久性研究方法进行归纳总结,同时提出增强混凝土抗冻性能的对策措施,最后分析了未来冻融环境下混凝土结构的耐久性研究趋势.研究表明:针对冻融环境作用下混凝土结构耐久性研究已取得一定的研究成果,但基于大尺寸预应力构件开展的冻融环境作用下的耐久性研究尚未见报道,应作为下一步重点研究的方向.

FWD作用下沥青路面动态弯沉数值分析

在有限元原理的基础上,建立了沥青路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,研究了在FWD作用下路面厚度、模量、加载速度对路面动态弯沉的影响.研究结果有助于根据路面结构的动力特点进行路基路面结构设计,同时对分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.

跨南水北调管道桥转体施工跨中合龙吊架设计及施工技术

【目的】在桥梁跨越既有的营运线路、河流和山谷时,转体施工是常用的施工方法之一。为缩短转体施工转体就位后跨中合龙段的施工工期,需要对现有跨中合龙设备进行优化设计。【方法】本研究以某跨南水北调总干渠桥梁合龙段施工为工程依托,通过对比传统中跨合龙段施工方法的优缺点,提出一种新型转体桥梁跨中合龙吊架装置及相应的施工方法。针对所提出的合龙段吊架装置,建立有限元数值模型,基于数值模型对设计吊架结构进行受力分析。【结果】计算结果表明,所设计吊架各部分受力及变形均满足规范要求。【结论】转体管道桥跨中合龙段吊架设计及施工方法成功解决了跨水源保护地转体桥梁跨中合龙段施工的技术难题,研究成果可为同类工程提供技术支持。

转体球铰偏心距计算及偏载作用下结构受力 分析

【目的】当转体桥梁上部结构的重心不在球铰中心线上时,桥梁上部结构将产生偏心荷载,会对球铰受力产生不利影响。因此,有必要对偏载作用下的球铰结构受力进行分析。【方法】基于简化算法理论、弹性半平面体边界受集中力理论,对转体球铰的偏心距进行理论计算,并根据计算值来开展偏载状态下30000 t转体球铰的受力特性研究。在保证计算精度的前提下,将四氟滑片简化为四氟环条,能有效提高球铰有限元的建模效率。【结果】研究结果表明:球铰在正载和偏载作用下,球铰主要受力部件的强度和刚度均满足使用要求。当球铰处于偏载状态时,上球铰的应力增幅达18.4%。【结论】研究成果可为桥梁转体施工球铰设计及受力验算提供理论基础。

土木工程概论教学改革探索

为提高土木工程概论课程的授课效果,在总结同行相关研究成果的基础上,从激发学生学习兴趣、树立专业荣誉感、改革教学方法、灌输可持续发展理念、设计职业规划、提高教师执教水平等方面,结合该课程的知识结构特点对授课方法进行了系统探讨。实践表明,相关教学方法的改革有效激发了学生的学习热情,丰富了教学内容,提高了教学质量。

新媒体时代高校学生思想政治工作面临的挑战与应对策略

新媒体具有信息传播速度快、多元化、虚拟化等特点,为高校学生思想政治工作提供了新的途径与平台。基于已有相关研究成果,通过对90后大学生的特征、信息时代新媒体的特点及其发展趋势进行探究,分析了新媒体时代高校学生思想政治工作面临的机遇与挑战,提出了应对策略,并结合具体案例对工作效果进行了论证。

工程伦理课程体系建设及案例教学探讨

工程活动在人类社会发展过程中始终发挥着重要作用。随着工程规模不断扩大,工程实践活动对人们的生产生活产生越来越广泛的影响,同时引发了各种伦理问题,因此,对专业学位研究生工程伦理素养提出了更高的要求。但目前针对专业学位硕士的工程伦理教育尚未深入开展。基于工程伦理师资培训及课题组相关实践及研究成果,从工程伦理课程体系建设目标、面临问题及应对策略、案例教学方法等开展研究,以期为我国工程伦理课程建设提供有益参考。通过实践教学表明:该研究成果对完善工程伦理课程体系建设、提高授课质量、丰富案例教学素材和手段,具有重要的指导意义。

单双圆荷载作用下沥青路面受力特性对比研究

为研究沥青路面在单圆和双圆荷载作用下的受力及变形的异同,验证用单元均布荷载等效双圆均布荷载的有效性.首先分析了双圆均布荷载下沥青路面弯沉及受力性能变化情况,然后分别进行了弹性层状理论下单圆和双圆作用下沥青路面受力性能对比研究及单圆和双圆动力加载作用下沥青路面力学性能对比数值模拟研究.结果表明:在动、静加载模式下,沥青路面在单、双圆均布荷载作用下的弯沉及应力除在路表处存在一定的差异外,随路面结构深度的增加,弯沉及应力变化趋势和大小均趋于一致,表明用单圆均布荷载等效双圆均布荷载进行设计及相关检测是可行有效的.

左转立交式环形交叉口概念设计研究

为缓解城市道路交叉口处左转车流对交叉口通行能力带来的压力,通过对十字交叉路口及现有环形交叉路口交通流线的分析,基于环形交叉口提出部分左转立体化的概念设计:将4条道路中向左转车流较多的2条左转车道进行立体化:通过将部分左转车流从交叉口分流出去,从而缓角环形交叉口的交通混乱状况。利用VISSIM软件针对无信号控制交叉口和有信号控制交叉口分别进行仿真分析,证实了左转立交式环形交叉口车流通行较普通环形交叉口具有明显优势。

卫星岛式内嵌双环形交叉口概念设计

为了消除环形交叉口的冲突点、减少交织区车流量和左转与调头车辆行驶距离,在现有卫星岛式环形交叉口的基础上提出:将单一环形交叉改为内外双环形交叉;改变卫星岛式环形交叉口的分流方式.据此进行了卫星岛式内嵌双环形交叉口概念设计,且基于两者对比及模拟分析发现:在造价和用地相当的情况下,卫星岛式内嵌双环形交叉口不但可以保留卫星岛式环形交叉口带来的优势,且能消除其在车辆由卫星岛驶入中心岛时产生的冲突点,同时通过不同的分流方式避免了交织段车流量集中、车辆绕中心岛顺时针行驶(与常规驾驶习惯不符)以及部分路段对向行驶的问题,从而提高路段通行能力.

刚构桥梁悬臂施工挂篮设计及预加载试验研究

针对具体施工工况进行了挂篮结构设计,并通过预加载试验验证了挂篮的刚度、强度及稳定性.首先利用数值模拟方法对挂篮受力结构及关键锚接部位的安全性进行验证;然后为了减少挂篮拼装组件骨架的非弹性变形,同时进一步检验预加载情况下挂篮结构的强度与刚度是否满足设计要求,通过堆载石子对称地在挂篮结构进行预加载试验;最后通过在挂篮主要受力构件及后锚、前吊杆等关键受力部位布设应变计、位移传感器,对挂篮预加载试验期间的受力及变形情况进行监测,以验证挂篮实际受力性能及确保挂篮施工期间的安全.结果表明,该挂篮设计合理,预加载试验工况下挂篮承载力满足相关要求.

基于统计分析的桥梁坍塌事故原因剖析及预防措施研究

在桥梁设计、施工、运营、维护等环节中,各种潜在不确定因素均可能导致桥梁安全事故的发生。基于对近10年来桥梁坍塌事故的统计分析,在将桥梁坍塌事故归纳为三类因素(先天夭折、人为原因、自然原因)的基础上按事故诱因又细分为水灾害、风灾害、船舶车辆撞击、超载、设计施工失误及年久失修六因素。分别从不同角度对桥梁坍塌事故进行剖析及总结,并结合具体案例针对性地提出预防措施。研究结果表明:导致桥梁坍塌的原因可查、可控、可预防,通过严谨的事前准备、精细的事中控制、完善的事后预防可以有效避免桥梁坍塌事故的发生。