钢筋锈蚀对RC固端梁振动特性的影响

为了揭示钢筋锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)固端梁振动特性的影响,制作了纵筋直径分别为14 mm和16 mm的2组梁S‑14和S‑16,每组4片,一共8片。以0%,5%,10%和15%为目标锈蚀率对2组梁开展电化学加速锈蚀试验,基于受迫振动法测试了2组梁的振动特性,分析了交流电和环境振动两个干扰因素对测试准确性的影响,研究了纵筋锈蚀率、直径对RC固端梁振动特性的影响规律,探讨了荷载、截面刚度与频率之间的关联。结果表明:干扰因素对固端梁频率的影响可忽略,但对阻尼比有一定的影响,尤其是环境振动最大可产生43.62%的偏差;随着纵筋锈蚀率的增大,固端梁的频率不断下降,S‑14和S‑16梁的最大降幅分别达16.89%和8.13%,且纵筋直径越小,频率的降幅和降速越大;2组梁的阻尼比随纵筋锈蚀率的变化规律不一样,从测试结果的可重复性、稳定性和规律性来看,频率均优于阻尼比;随着锈蚀率的增大,固端梁荷载和频率表现出类似的下降规律,两者表现出良好的指数关系,固端梁截面刚度的变化率是其振动频率变化率的2倍。

基于加速锈蚀试验的RC梁抗弯性能劣化研究

为了有效预测锈蚀钢筋混凝土梁(RC梁)抗弯性能的劣化规律,基于加速锈蚀试验开展了3组RC梁的抗弯性能研究,探讨了不同纵筋锈蚀率对RC梁破坏形态、跨中截面应变分布和荷载-挠度曲线的影响,在现有理论模型适用性评估的基础上,结合材料时变分析模型,提出了RC梁抗弯承载能力劣化规律的分析方法。研究结果表明:随着纵筋锈蚀程度的增大,RC梁的塑性变形特征不断下降,破坏模式也由塑性纯弯转为脆性剪弯,跨中截面中和轴不断上移,平截面假定逐渐无法满足,而且梁体的抗弯承载能力不断减小,其荷载-挠度曲线的承载平台也逐渐变短直至消失。对现有抗弯承载能力模型的适用性分析发现,孙彬模型的计算精度最高,离散性最小;以该模型为基础所建立的RC梁抗弯承载能力劣化分析方法,可以得到与试验结果较吻合的劣化曲线。

基于Kalman-GARCH模型的结构损伤识别

基于监测数据的结构损伤识别,是桥梁健康监测系统发挥感知预警效益的重要基础。为进一步提高结构损伤识别精度,提出一种融合Kalman滤波与广义自回归条件异方差(GARCH)模型的结构损伤识别方法。采用Kalman滤波对加速度时程数据进行降噪处理,在此基础上,建立了线性递归AR模型,对结构损伤进行识别;引入非线性递归GARCH模型,进一步提高识别精度;利用加速锈蚀损伤钢筋混凝土梁动力试验获取的加速度时程数据,对算法的有效性进行验证。结果表明:以损伤前后时间序列模型残差方差比为特征指标,能够有效识别结构损伤;与Kalman-AR模型相比,Kalman-GARCH模型能够解释部分非线性特征,弥补AR模型忽略数据异方差性所带来的识别误差,识别精度提高了14.2%。该方法可为基于海量数据的桥梁结构状态感知提供一种新的思路。

斜拉桥温度问题研究综述

为深化对斜拉桥结构温度问题的认识,剖析了温度场的分布特点,调查研究了斜拉桥温度作用的种类,对比了不同学者对斜拉桥温度问题研究的方式,综述斜拉桥温度作用效应在国内外的研究现状,探讨后续研究方向。结果表明:斜拉桥温度问题现阶段主要集中在利用规范的温度作用模式对不同斜拉桥结构进行安全性数值分析,对斜拉桥整体温度场的研究较少,对温度的具体作用机理研究较少。

锈蚀固端梁动力特性试验研究

为了探讨固端梁动力特性参数随纵向钢筋锈蚀率的演变规律,制作了目标锈蚀率为0、5%、10%、15%的试验梁,并采用结构动力特性测试方法,测得固端梁在不同锈蚀程度下的自振频率、阻尼比及模态振型。结果表明:固端梁的阻尼比随着纵向钢筋锈蚀程度的增加而逐渐增大;纵向钢筋锈蚀率较小时,其自振频率降幅不明显,随着锈蚀率的增加,自振频率降幅明显增大,当纵向钢筋锈蚀率为5.82%时,固端梁自振频率降幅达到12.58%;固端梁的模态振型因锈蚀程度的递增,损伤后的振型改变越发显著;采用浸泡式电化学加速锈蚀法进行钢筋锈蚀时,纵向钢筋的实际锈蚀率比理论锈蚀率低。

大跨中承式钢管混凝土拱桥结构受力分析

钢管混凝土是能够大幅度提升拱桥跨度的组合结构,充分利用钢材与混凝土的材料力学性能,在我国大跨度拱桥建设中有着广泛的应用前景。以某高速公路跨度为508 m中承式钢管混凝土拱桥为工程背景,通过有限元计算软件整体模型与局部实体模型,结合相关规范要求,对该桥成桥阶段各构件应力、荷载效应以及承载力进行了模拟计算分析。结果表明:该桥各项设计指标均满足相应规范要求,可为类似桥梁结构的设计与计算提供参考。