钢-UHPC结合段PBL连接件和钢梁端面承压联合作用研究

钢-混结合段作为钢梁和混凝土连接为整体的核心部件,传力构件的受力性能对钢-混凝土结合段至关重要。为提高结合段的力学性能,进行了仅有钢梁端面承压、PBL连接件和两者联合作用3组推出试验。结果表明:3组试件最终破坏裂缝分布均为钢梁端面侧“八”字形分布;钢梁端面组(D组)试件破坏模式主要为UHPC的开裂破坏而失效,PBL连接件组(P组)和联合作用组(PD组)试件主要是贯穿钢筋的剪切破坏而失效;3组试件的荷载-滑移曲线均包含弹性、裂缝开展和屈服3个阶段,由于贯穿钢筋和UHPC榫具有抑制裂缝开展和提高试件延性的作用,P组和PD组试件裂缝开展阶段较D组更短,屈服阶段更长,延性更好。对荷载-滑移曲线进行拟合,提出了钢梁端面承压和PBL连接件承载力随滑移量变化的计算公式。引入滞后滑移差Δs_(j),当Δs_(j)=0~0.67 mm时,联合作用计算结果偏于安全。计算得到钢梁端面承压传力比例约为43%,PBL连接件传力比例约为57%,两者传力效果基本相当。利用UHPC作为外包混凝土时,建议采用承载能力更高的贯穿钢筋,以充分发挥UHPC的高强性能,从而提高结合段的承载能力。

超大跨劲性骨架拱桥缩尺模型试验方案设计研究

为对超大跨劲性骨架拱桥缩尺模型试验方案进行合理设计,以计算跨径600 m的劲性骨架拱桥——天峨龙滩特大桥为背景,围绕模型缩尺比、结构设计、材料及加载系统等关键环节,开展主拱圈缩尺模型试验方案设计研究。最终确定模型拱缩尺比为1∶10,劲性钢骨架采用单肋形式,采用与实桥主拱圈性能相近、便于施工的材料,采用阵列式滑轮组加载系统实现模型拱和实桥主拱圈的应力等效,还原外包混凝土分环分段浇筑施工,并简化劲性钢骨架与管内混凝土施工。将模型拱外包混凝土应力实测值、ANSYS建模计算得到的模型拱理论值及实桥主拱圈理论值进行对比,结果表明:模型拱和实桥主拱圈外包混凝土在施工阶段的应力变化趋势基本相同,最大绝对误差在2 MPa以内,模型拱应力实测值和理论值也吻合较好,缩尺模型试验方案设计合理。

不均匀温度场下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空分析

为了解不均匀温度场作用下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空原因,依托高原山区某跨径430 m的钢管混凝土拱桥,进行强辐射、大温差联合作用下拱肋拱顶节段足尺模型试验,分析模型温度场分布,并对该不均匀温度场作用下管内混凝土脱空机理进行研究。结果表明:钢管混凝土拱桥水化阶段和运营阶段径向温度场可简化为多段式折线变化规律。14:00时刻,水化阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)先减小后升高再减小,在距向阳侧界面D/8~3D/8处(D为钢管内径)存在一个大温差面,运营阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)呈先减小后不变再增加的非对称分布规律,从钢管混凝土界面至距其D/8处温度变化大。混凝土水化阶段和运营阶段管内混凝土脱空机理为:在温度场作用下钢管混凝土界面最大纵向应力差分别高达82.6 MPa和61.95 MPa,最大界面径向拉应力分别为0.8 MPa和2.06 MPa,均超过钢管和混凝土间的粘结强度。

融合遮挡信息的改进DDETR无人机目标检测算法

针对无人机航拍图像中目标场景复杂、小目标多、遮挡严重的问题,提出了一种融合目标遮挡信息的改进DDETR(deformable DETR)的无人机目标检测算法。提出模型用Swin Transformer代替DDETR模型中残差网络来获得更丰富的多层次语义特征;增加DDETR模型对低层次特征的使用来提高对中小目标的检测效果;利用提出的遮挡程度估计模块来辅助模型解决遮挡问题,使模型能更好地检测出遮挡严重的目标。在VisDrone数据集上达到32.3%的平均准确度均值(mean average precision,AP),比标准DDETR模型AP值提高了3.3个百分点,与主流无人机航拍图像目标检测方法相比,达到了当前先进水平。

超高性能混凝土预应力锚固齿块承压性能研究

为提高齿块的承压性能与耐久性能,以连续刚构桥预应力锚固齿块为研究对象,开展超高性能混凝土(UHPC)锚固齿块的承压性能试验,研究了局压与全压荷载作用下锚固齿块的抗裂性能、极限承载力、破坏特征和五种典型局部效应,并提出了UHPC预应力锚固齿块局压承载力计算公式。结果表明:UHPC能有效提高锚固齿块的抗裂性能和承压能力。相较于普通混凝土(NC)预应力锚固齿块,局压荷载作用下UHPC预应力锚固齿块的抗裂性能和极限承载能力分别提高了2.51倍和3.27倍,提升效果显著,在进行UHPC预应力锚固齿块设计时,在保证其力学性能并兼顾经济性的条件下,建议其尺寸设计为NC预应力锚固齿块的0.75倍。局部承压下,UHPC预应力锚固齿块的破坏模式与NC预应力锚固齿块存在明显区别,UHPC预应力锚固齿块的整体性更好,仅在底板和齿块出现微小裂缝,荷载-位移曲线具有明显屈服平台;同时,所有锚固齿块均呈现显著的“锚下劈裂效应”和“锚后牵拉效应”;最后,基于试验结果和有限元分析,对UHPC预应力锚固齿块局部区承载能力计算公式进行了修正,计算结果精度为95%,可为UHPC预应力锚固齿块的工程实际运用提供理论参考。

UHPC预应力锚固齿块承压性能及尺寸效应研究

预应力锚固齿块作为连续刚构桥的重要传力构件,其力学性能与桥梁结构安全息息相关。为提高预应力锚固齿块力学性能,以某连续刚构桥预应力锚固齿块为研究对象,提出超高性能混凝土(UHPC)新型齿块。开展常规混凝土(RC)预应力锚固齿块与UHPC预应力锚固齿块局部承压性能试验,对比研究局部压力作用下UHPC锚固齿块的抗裂性能、极限承载力、破坏特征;同时,由于混凝土结构存在尺寸效应,在前期试验的基础上,通过有限元模型探究UHPC预应力锚固齿块承压性能的尺寸效应。研究结果表明:局部压力作用下,UHPC预应力锚固齿块的荷载-位移曲线具有明显屈服平台,属于延性破坏,最终的破坏是由于底板混凝土开裂所致;而RC预应力锚固齿块在局压荷载下呈脆性破坏,最终的破坏是由于齿块锚固区混凝土劈裂所致。由于钢纤维的桥接作用,UHPC预应力锚固齿块具有较好的抗裂性能与承压性能,其开裂荷载为RC预应力齿块试件的1.74倍,极限荷载为2.19倍;最后通过数值分析得出,在底板混凝土强度足够的情况下,UHPC预应力锚固齿块的极限强度尺寸效应不明显,但随着尺寸加大,由于底板强度的尺寸效应明显,降低了齿块整体强度,因此,对于尺寸较大的UHPC预应力锚固齿块,建议同步提升底板强度,以充分发挥预应力锚固齿块的承载能力。

基于优化神经网络的磁弹电感传感器温度补偿试验研究

磁弹电感传感器是磁弹电感法监测预应力钢绞线应力的主要设备。温度会引起监测误差,为提升监测精度,首先,分析了磁弹电感法监测应力的原理以及温度影响机理;其次,对4组不同张拉控制力的预应力钢绞线进行温度补偿试验,研究了传感器的温度敏感性,发现传感器电感漂移与变温幅度和路径相关,温度引起的相对误差最大达11.1%;最后,利用K折交叉验证方法,分别采用BP神经网络与优化后的GA-BP神经网络进行温度补偿。研究结果表明:相较于BP神经网络,GA-BP神经网络可有效修正温度误差,提升泛化能力,优化后相对误差降至3.3%。

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。

既有斜拉桥桥面铺装更换施工分析

为保证重庆马桑溪长江大桥整治工程施工过程中的桥梁结构安全,对该桥整治施工全过程开展施工监控,对不同施工工况下的实桥进行了试验量测和仿真分析。有限元分析和实测结果表明:桥梁结构主梁位移和应力与斜拉索索力的实测结果与变化趋势均符合理论变化规律,且均控制在安全指标之内。桥面施工整治中的配重方案对主梁影响不明显,此后同类整治工程中可简化配重方案,即可一次施加配重或者验算通过后不施加配重。此外,同类工程可考虑将主梁线形作为主要监控指标,索力及应力作为辅助监控指标以指导施工。施工监控结果表明该整治工程的施工方案是切实可行的,可为今后国内外大跨径斜拉桥整治工程提供参考。

复杂环境下大直径钢管混凝土构件水化热温度场

为揭示高原地区大跨钢管混凝土拱桥水化热温度场分布特征和演化机理,应用ANSYS瞬态热分析法开展强辐射-大温差-水化热联合作用下大直径钢管混凝土构件温度场研究。研究表明:中心混凝土温度先增加后降低至某一温度稳定,靠外侧混凝土温度呈振幅变化的正弦规律时变,越靠近交界面,振幅越大。向阳侧最高温度高于背阳侧最高温度约20℃。正下午时段,从向阳侧至中心,温度沿径向先减小后升高,转折点距交界面D/8,中心至背阳侧,温度逐渐降低。夜间混凝土温度沿各径向对称分布,距交界面D/4至中心段温度较大且接近。各径向向阳侧和背阳侧最大温度梯度呈正弦曲线日变化。沿径向距交界面D/8至中心段日温差接近,约为向阳侧交界面混凝土日温差的1/8。水化热温度场试验证明有限元法结果满足工程精度要求,研究成果可为此类拱桥建设和完善现行规范提供依据。

反复拉伸加载下钢筋力磁耦合效应

为探究钢筋的力磁耦合特性,开展反复拉伸试验,研究了钢筋应力σ、应变ε与漏磁强度法向分量B_(Z)之间的关联,引入了“应力变化参量”σ_(N)与“漏磁强度变化参量”B_(N).结果表明:钢筋反复拉伸过程中ε值与B_(Z)值均具有可逆性,且应变幅的增大使得B_(Z)变化速率减小;σ与B_(Z)的波动周期相同,波动方向相反;不同反复拉伸阶段下应力幅与漏磁强度变化率的比例关系一致,且相对偏差率小于9.40%;σ_(N)与B_(N)呈线性关系,拟合直线斜率接近1.000,表明应力幅变化率与漏磁强度变化率相对等;仿真分析与试验结果吻合.

大跨度高低塔斜拉桥车-桥动力响应

针对大跨度高低塔斜拉桥刚度非对称将导致车-桥空间耦合振动过程更为复杂这一现象,以主跨480 m的高低塔钢箱叠合梁斜拉桥——重庆南纪门长江大桥为工程背景,基于车-桥动力相互作用理论,采用自编程建立车-桥耦合动力模型,分析不同行车模式(列车运行速度、编组数量、运行方向)和高低塔侧刚度差异对车-桥动力响应的影响。结果表明:随着列车运行速度的提高,车-桥系统振动增大;随着列车编组数量的增加,列车振动无明显变化,桥梁振动逐渐增大;桥梁主跨跨中竖向动位移对列车编组数量更敏感,跨中竖向加速度对列车运行速度更敏感;列车运行方向对列车振动影响较小,对桥梁振动则有较大影响;低塔侧主梁各位置处的振动较高塔侧更大。

悬链线钢管混凝土单管拱破坏试验研究

为探究悬链线钢管混凝土拱的力学性能,依托净跨径95 m的单管混凝土拱桥—瓦石窝大桥,开展1︰16的缩尺模型试验。开展2根钢管混凝土悬链线拱面内单点加载试验,试验拱跨度为5.938 m,矢跨比为1/3.5,拱轴系数为1.5,加载工况分别为拱顶加载和四分点加载。试验结果表明:拱顶和1/4加载工况下,拱的破坏模式均为四铰破坏;2种加载工况下,拱加载点处外部变形较大,但未发生局部屈曲现象。在达到极限荷载的55%后,拱肋钢管开始对核心混凝土产生约束作用,钢管对核心混凝土的约束效应比抛物线拱要提前发挥作用。L/4加载工况下拱的变形和应变均大于拱顶加载工况,说明L/4加载工况更不利。另外,利用ANSYS梁单元法对悬链线钢管混凝土拱进行了参数扩展分析,分析了不同加载方式、拱轴系数、矢跨比,以及含钢率对拱极限承载力的影响。结果表明:不同加载方式、矢跨比、含钢率对拱的承载能力影响较大,拱轴系数影响较小。随着含钢率和矢跨比的增大拱的承载力相应增加。研究成果可以增补钢管混凝土拱承载力试验库和为工程设计提供借鉴,同时也为悬链线钢管混凝土拱的理论计算铺垫基础。

磁记忆弱漏磁效应的平行钢丝束断丝多维度检测

针对现有拉索断丝检测指标维度单一问题,利用磁记忆弱漏磁检测技术对拉索断丝进行多维度无损检测。采用37根钢丝组成的平行钢丝束来模拟拉索试件,检测分析了径向断丝深度与轴向、环向断丝宽度的漏磁信号。研究表明:轴向漏磁信号BX能够判断径向断丝位置及其深度走势,同时能够定性表征轴向断丝宽度变化。法向漏磁信号BZ-L曲线的峰谷差值与轴向断丝宽度存在良好线性关系,各工况直线拟合率均大于0.984,根据波峰值与波谷值,可实现轴向断丝宽度的定量化表征。环向断丝宽度与BZ-L曲线峰谷差值也存在良好对应关系。仿真模拟结果与试验分析结果相吻合。

“一带一路”沿线公路交通基础设施发展战略研究

"一带一路"陆上沿线地区经济、社会和自然环境具有多样性和复杂性,实现"一带一路"公路基础设施的互联互通,存在诸多制约因素和挑战,亟需战略层面的研究和指引。本文基于大量的调研和专题研究,对"一带一路"陆上主要经济走廊的公路发展进行综合评估,梳理和归纳沿线公路建设面临的制约因素;结合战略思维和技术方案,提出总体建设和推进思路:以需求和基础定走向,以走向定自然和环境障碍,以自然和环境障碍定关键工程,以关键工程定技术解决方案,在此基础上,形成"一带一路"陆上主要走廊公路基础设施发展路径和重大工程建议;在战略实施过程中,结合评估关键控制工程的难易程度和资金需求量提出建设先后时序,针对项目本身的社会经济环境,制定可行的融资方案和运营方案。

相变混凝土的制备与性能研究综述

综述了相变材料的分类及特点、相变材料的定形与封装技术、相变混凝土的配合比设计与性能等3个方面的研究成果,对固-液相变材料的热物理参数、应用现状及多元复合相变体系进行了研究,归纳整理了相变材料的定形与封装技术,重点讨论了多孔基体吸附法,对比分析了相变混凝土的设计原理、力学性能与热物特性变化规律,并对相变混凝土研究方向进行了展望.结果表明:石蜡、脂酸和醇类等3种相变材料更适合于工程建筑环境的应用;相变材料不宜与混凝土集料直接混合;通常采用多孔基体材料吸附液体相变材料来制备相变骨料;相变混凝土的导热系数受相变骨料掺量影响明显,比热容会随掺量增加而提高,强度往往大幅降低.

混凝土内锈蚀钢筋的漏磁信号分析

将漏磁检测技术应用于混凝土内部钢筋的锈蚀检测中,以磁偶极子模型为理论依据,在对锈蚀钢筋进行数值模拟的基础上,完成了对10个试件的加速锈蚀、磁信号采集及分析.提出了基于磁偶极子模型的钢筋锈蚀损伤漏磁场空间分布计算理论,计算了锈蚀钢筋的漏磁场的空间分布,分析得到沿试件纵向的磁感应强度B_x-x曲线图和磁感应强度梯度K_x-x曲线图.数值模拟和试验结果表明:根据磁感应强度B_x-x曲线的峰值可半定量评估钢筋的锈蚀程度,根据磁感应强度梯度K_x-x曲线的零点间距可定量判断钢筋的锈蚀区域,且箍筋及混凝土保护层厚度对于钢筋锈蚀损伤检测的影响较小,可以忽略不计.

钢管混凝土拱桥扣索一次张拉索力优化改进算法

为避免施工中反复调索的繁琐工作,同时保证钢拱肋松索成拱后线形满足期望要求,基于零阶优化法,运用大型有限元分析软件ANSYS,开展钢管拱肋扣索一次张拉索力优化研究.提出基于扣索内力法确定索力迭代初值并在各迭代子步中对程序自动搜索值进行宏观调整的改进算法.算例表明:改进算法可提高迭代效率和计算精度,按优化出的索力和预抬量进行施工控制,钢拱肋松索成拱线形与设计值吻合良好,克服了传统力学法调索中存在的较大马鞍形变形问题.

UHPC与普通混凝土界面黏结性能研究综述

对比分析了超高性能混凝土(UHPC)与普通混凝土(NC)黏结界面的力学性能和耐久性能,评述了UHPC-NC界面黏结影响因素、力学性能、耐久性能3方面的研究成果.对UHPC-NC界面力学性能产生影响的纤维增强机理、约束收缩机理及冻融损伤机理进行了研究,分类讨论了黏结面力学试验和耐久性试验方法及试验结果.阐述了UHPC-NC界面破坏模式和力学性能研究成果,并对UHPC加固性能劣化NC桥梁进行展望.结果表明:UHPC纤维和界面处理情况对界面黏结性能影响显著;UHPC-NC黏结界面的力学性能和耐久性能明显优于NC-NC界面,耐久性能表现最优越.

磁测法在桥梁隐蔽病害检测中的研究进展

桥梁隐蔽病害形式各异、成因复杂、不易察觉,且病害产生的结构破坏具有突发性,因此对隐蔽病害的准确检测以将其扼杀在萌芽阶段具有现实意义。系统梳理了磁测法用于钢筋锈蚀、拉吊索腐蚀断丝、钢筋应力、体内预应力、钢结构疲劳损伤等桥梁隐蔽病害检测的现状及瓶颈,分析了其有效性和适用范围,探讨了磁测法的发展趋势,可为桥梁隐蔽病害检测的精准化,实用化和装备化提供有益参考。