新型空心管状翼缘钢板组合梁设计理念与力学性能

工字钢组合梁桥正朝着少主梁、精简横向联系的方向发展。与传统多主梁复杂横向联系组合梁桥相比,双主梁桥由于采用了开口截面的结构形式,极大地削弱了其抗扭能力,在偏载作用下会产生较大的变形及翘曲应力,使钢主梁处于弯扭耦合的受力状态。空心管状翼缘钢板组合梁采用空心钢管取代传统的平板上翼缘,提升了稳定性,改善了结构性能。本文通过理论分析和实体有限元法的计算,研究了单梁在自重与横向风荷载作用下的稳定性;对非组合截面的组合体系下的稳定性能进行了分析与比较,并分离出扭转翘曲应力和纵向正应力,研究了不同跨径下扭转效应的影响。最后,对横向联系、加劲肋的影响进行了分析。研究结果表明,空心管状翼缘钢板组合梁桥扭转刚度大于传统工字形截面组合梁扭转刚度,自身横向稳定性好,并且需要较少的横向联系与加劲肋,可实现单梁吊装,避免采用过多临时加固及支撑措施,提高施工效率。

震后RC桥墩竖向承载力最优工程需求参数的选取方法

桥墩结构的震后竖向承载力是评估梁式桥梁震后通行功能的重要指标,但其难以测量。为了快速定量地评估桥梁结构的震后通行能力,对评估梁式桥梁结构震后竖向承载力的最优工程需求参数(EDP)进行了系统地研究。首先选取与墩柱残余侧移和损伤相关的5个EDPs,通过对考虑了材料不确定性的RC桥墩进行Pushover分析和动力时程分析得到5个EDPs,进一步对震后的桥墩进行Pushdown分析获取震后竖向承载力。然后采用回归模型对所选EDPs与震后竖向承载力损失比的关系曲线进行回归分析,选取竖向承载力损失比关系曲线的最优回归模型为在ln(x)-y坐标系中的正态累积函数模型,进一步通过最优EDP评价准则对评估竖向承载力损失比的5个EDPs进行评价分析。评价结果表明:当考虑震后可计算性时,峰值侧移率最优;当考虑震后可测性时,残余侧移率最优;当考虑余震时,改进的Park-Ang指标最优。通过选取的最优EDP可以建立桥梁结构功能指标与抗震性能指标之间的联系,为进一步发展和完善桥梁结构的抗震韧性评估和设计提供参考。

基于统计指标的曲线桥支座脱空病害识别方法

为快速评估曲线连续梁桥支座健康状态,提出了基于时程统计指标的桥梁支座脱空病害识别方法。首先,提取行车激励下桥面测点加速度信号的20个时程统计指标,通过概率统计的方式,得出各统计指标的置信区间;其次,根据各时程统计指标对支座脱空的敏感程度不同,采用熵值法确定各统计指标的权重分配值;最后,根据各测点异常指标数计算损伤指数,综合判断测点附近支座是否出现脱空病害。为验证方法的有效性,以某3×25 m曲线连续梁桥为工程背景,建立车桥耦合动力学模型进行分析验证。结果表明:该方法可以准确识别脱空支座所在位置,并且可以有效识别较小的损伤;相比于中间支座脱空,时程统计指标对端支座脱空更为敏感。

新工科背景下基于神经网络的隧道工程缺陷检测研究

隧道是综合交通运输体系的重要组成部分,是人民便捷生活的基本保障。为响应新工科建设号召,应对新一轮科技革命和产业变革,提升科学化建设要求,基于全卷积神经网络对隧道工程缺陷检测中表面裂缝检测方法进行了探究。通过已有照明拍摄平台采集到的隧道表面图片,采用全卷积神经网络模型对图像中裂缝识别分类,再通过Adam优化器进行细化分割。研究结果表明该模型具有一定的可行性,模型评价结果较好。输出的高精度裂缝骨架可以对缺陷类型进行判定和初步处理,为后续实际缺陷评测和修补工程提供参考。

下承式钢箱提篮拱桥拱肋拼装支架方案研究

以绵阳科技城大道涪江大桥为工程背景,采用数值模拟对拱肋的拼装支架方案进行比选。针对直立支架与斜支架方案,分别建立了有限元模型,分析了施工过程中结构的稳定性。结果表明,采用直立支架拼装拱肋,拱肋易发生侧向失稳,不满足工程要求。研究采用斜支架,因其结构稳定性较好,关键施工阶段的稳定系数均大于4.0,满足要求。依据稳定性分析结果,同时考虑2种方案的施工难易程度,进一步提出了斜支架与直立支架组合的方式进行拱肋拼装,并介绍了该方案的施工要点及流程。采用此方法,成功完成了涪江大桥的拱肋拼装。

复杂山区铁路安全选线研究

复杂山区铁路具有地质灾害频繁、环境保护要求高、安全风险源多等特点,以瑞金至梅州铁路平远至热柘段局部方案为例开展铁路安全选线研究。针对项目的环境敏感点、不良地质、危险源等因素,从建设安全和工程投资两方面开展安全选线初步研究;从工程地质条件、线路顺直度、工程实施难易程度、建设运营安全性、工程投资等六方面开展安全选线深化研究,优选对线路建设运营无显著安全影响且投资省方案,达到了科学选线的目的,为复杂山区铁路安全选线提供了案例参考。

市政道路桥梁结构设计加固方法探析

近些年来,我国城市发展规模日益扩大,与之相关的基础设施愈发完善,社会对市政道路桥梁的要求越来越高。道桥结构设计非常复杂,若要保障最终的工程质量,就要对道桥结构进行合理加固。目前,对市政道路桥梁进行设计时,还存在一些问题,比如,工程稳定性有待提升。因此,需进一步优化结构设计,采取有效的加固手段,提高工程质量。

基于NSGA-Ⅲ的桥梁网络多目标维修决策优化研究

桥梁网络维护方案的制定需权衡多个决策目标以保障其运营安全。为推动桥梁网络维护的低碳化,考虑桥梁网络在运营和维护期间的碳排放,以桥梁网络整体性能最优、碳排放量和维修总成本最小为目标,以桥梁个体满足最低性能要求为约束条件,构建桥梁网络多目标维修决策优化模型,并率先将NSGA-Ⅲ算法应用到桥梁网络维修决策领域,通过其参考点策略从大量的非支配解集中筛选更优的桥梁网络维修方案,以实现网络性能、维护成本和低碳环境的综合考量。模型求解过程中,从收敛性能、解集分布和目标函数性能分析三方面,研究多目标下NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ的求解效果。研究结果表明:NSGA-Ⅱ在求解桥梁网络双目标维修决策优化问题上要优于NSGA-Ⅲ,而NSGA-Ⅲ更适合求解目标个数为3个及以上的桥梁网络维修决策多目标优化问题;对于桥梁网络性能-成本-环境的多目标优化,NSGA-Ⅲ可获得更低的成本、更低的碳排放量和更高的网络性能,这表明NSGA-Ⅲ是求解桥梁网络多目标维修决策优化问题非常有效的工具。

陶瓷透水路面砖渗透系数与孔隙特征的定量关系模型

利用X射线计算机断层成像及图像三维重构技术获取了陶瓷透水路面砖的孔隙特征参数与渗透系数.基于沿程水头损失及局部水头损失影响因素,选取合适孔隙特征参数,并利用量纲分析法建立了渗透系数与孔隙特征参数的定量关系模型.结果表明:通过统计学检验方法对建立的定量关系模型进行检验,发现所建立模型是合理可靠的;渗透系数受有效孔隙迂曲度、有效孔隙半径均值的影响最大,受有效孔隙比表面积、有效孔隙等效喉道半径及有效孔隙等效喉道长度的影响较小.

桥墩受侧向撞击作用下静力简化分析方法

为了深入探究钢筋混凝土桥墩受侧向撞击时的静力简化方法,基于桥墩受撞击作用与静力作用下产生的侧向变形效应相等,建立了桥墩弯曲应变能和剪切应变能的计算公式.针对不同截面形式和不同约束条件下的桥墩模型,分别得出了桥墩在正弦、三角形和矩形撞击荷载波形作用下的等效撞击力简化公式,并分析了撞击力峰值和等效值之间的关系.结果表明:当矩形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面长度的比值小于3.7,或圆形截面桥墩撞击点距墩底距离与截面半径的比值小于6.2时,需充分考虑桥墩剪切应变能的影响;荷载波形对等效撞击力取值影响较大,当撞击荷载波形接近正弦、三角形和矩形波时,等效撞击力系数的建议值分别为0.64、0.52和0.91.研究结果可为桥墩等效撞击力取值提供参考依据.

特重车辆荷载作用下独柱墩连续箱梁弯桥抗侧倾和抗滑移分析与加固构造

在分析特重车辆作用下独柱墩连续箱梁弯桥倾覆倒塌事故的基础上,提出导致连续箱梁桥发生倾覆的重要原因是主梁在特重载偏心作用下产生侧倾与滑移的共同作用.以湖北省鄂州市发生倾覆落梁事故的三跨连续箱梁弯桥为工程背景,开展抗侧倾和抗滑移理论计算和有限元分析,提出桥梁整体化的抗滑移加固构造.结果表明,该桥梁具有较高的抗侧倾能力,但抗滑移能力明显不足,特重载偏心作用下产生的切向力显著大于支座的最大抗力,主梁极易发生滑移而倾覆.单纯增大桥梁抗侧倾能力的加固方法对提高主梁的抗倾覆效果不佳,应同时增加桥梁的抗滑移能力.该桥梁采用整体化抗滑移加固构造后,具有较强的抗滑移和抗侧倾能力,在特重载偏心作用下主梁不会发生倾覆破坏.

基于犹豫模糊语言模型的高铁地面沉降风险区划

为了评估高速铁路的沿线地面沉降风险,建立新的犹豫模糊二元语言-数据包络分析(DEA)模型.该方法根据犹豫模糊二元语言计算理论处理评估意见,基于最大群体共识度原则调整专家权重,采用DEA模型确定因子权重,弥补以往评估方法一致性检验难通过、评估过程难度高及评估人员共识度低的缺陷.将犹豫模糊二元语言-DEA分析模型应用于安徽省淮北正在建设的某高铁工程,构建灾害因子、易损因子和敏感因子的风险评估指标体系,建立个体犹豫模糊评价集合和群体犹豫模糊评价矩阵,求得各因子权重.基于GIS系统实现灾害性、易损性和敏感性指标区域风险分布的可视化展示,得到高铁沿线地面沉降风险分布.结果表明,DK66-DK67为风险最高区段,须加强该区段的沉降监测.

某独塔大跨度地锚式悬索桥荷载试验研究

以国内山区某独塔大跨度地锚式悬索桥为工程背景,为更好地了解和评价桥梁结构实际工作状态,对其进行荷载试验。采用现场试验和有限元数值模拟相结合的方法,通过静载试验得到各工况下控制截面应变和挠度。结合动载试验下结构模态参数和动力响应,对比实测值与计算值,评价桥梁工作状态。结果表明:静载试验下该桥挠度校验系数为0.79~0.97,应变校验系数为0.5~0.944,结构刚度满足设计要求,结构处于弹性工作状态,具有一定的安全储备。动载试验下各阶实测频率与计算频率比值为1.01~1.50,各阶频率实测值均大于计算值,实测振型与理论振型基本吻合,结构整体刚度较大。在不同车速无障碍行车和制动试验下,实测最大动应变为107με,桥跨最大冲击系数为0.048,桥面总体较平顺,刚度满足规范要求。

上承式拱桥立柱及盖梁平吊竖转施工工艺的创新

针对上承式拱桥拱上钢立柱及盖梁传统吊装方案存在的吊装节段多、施工周期长、高空焊接量大、安全风险高和施工成本高的缺点,提出了上承式拱桥立柱及盖梁平吊竖转施工新技术。分析了平吊竖转主要影响因素,提出了平吊竖转立柱尺寸需要满足的条件,并对立柱、立柱-盖梁组合体吊具设计方案进行了优化。通过工程实践证明,平吊竖转新技术,不仅有力地保障了施工质量,还节约工期72 d,降低高空作业安全风险66%,节约施工成本932万元,可以在类似工程中推广应用。

基于深度学习的湖南地区清朝古桥可视化研究

近年来,随着人工智能相关技术的飞速发展,机器学习和深度学习等技术在计算机视觉和自然语言处理等领域都有了巨大的突破。利用人工智能相关技术从大量零散的古籍文本中挖掘有效信息,可以在保持人工成本的前提下,极大提高建筑类古籍的利用率,促进历史建筑的古籍文献基础研究。将采用基于卷积神经网络的Bert-BiLSTM-CRF模型图像分类方法和基于BiLSTM-CRF的命名实体识别方法实体方法对湖南清代地方志古籍进行古桥相关信息提取。建立数据库并将挖掘出桥梁相关的有效信息从定性和定量两个方面进行可视化研究。总结出桥名的命名方式、古桥建设情况,并结合ArcGIS进行空间分布特征分析,为历史建筑文献研究和古籍挖掘提供新思路。

山地灾害环境下桥梁施工安全系统脆弱性评价

为确保山地灾害环境下桥梁施工安全,合理评价山地灾害环境下桥梁施工系统的脆弱性,结合脆弱性理论,以山区桥梁施工安全系统为研究对象,考虑山地灾害环境、桥梁施工特点及灾后影响,建立山地灾害环境下桥梁施工安全系统脆弱性综合评价指标体系。基于CRITIC的多属性决策组合赋权法,将应对能力和恢复能力作为基础变量构建脆弱性评价的二维云模型,结合MATLAB软件绘制综合云图与标准云图对比,可直观反映待评系统的脆弱状态,通过计算贴近度确定脆弱性等级。以天水市水家沟大桥为例,用该模型评价其施工安全系统脆弱性为“脆弱性中”Ⅲ级。通过现场调查,评价结果与实际施工情况相符,验证了该模型的有效性和合理性,为山区桥梁施工风险预防及控制提供参考。

大跨连续刚构桥三向预应力筋滞后张拉研究

针对大跨预应力连续刚构桥具体施工过程中竖向、横向预应力筋的张拉存在随意性、不规范性的问题,以某特大桥为背景(68 m+120 m+68 m预应力混凝土连续刚构桥),利用MIDAS FEA有限元分析软件,建立2号到6号梁段的实体模型。通过使用生死单元技术实现对不同梁段、荷载、边界条件的激活,以达到模拟不同的施工阶段的目的,研究梁段沿着桥梁纵向的内力变化。经过多方面的对比后,结果表明,滞后一个节段张拉竖向、横向预应力筋可以让梁体的应力更为均匀,受力性能更为优异,因此推荐在施工过程中使用这种张拉工序。

明挖城市隧道超近并行既有地铁主动加固关键技术研究

本文结合西安市幸福路北延伸工程实例,在主线下穿通道处采用大跨径管幕+抗拔桩的超前主动加固体系。即在既有地铁盾构顶部土体未卸载的情况下,先行施工钢管管幕,然后利用承台将管幕、钢筋混凝土抗拔桩形成组合抗隆起结构。相比于以前类似工程的被动加固体系,施工质量更容易得到控制,施工工序也得到进一步简化。经有限元分析,本加固体系能够满足地铁盾构变形等指标要求,为后期类似工程提供一些参考。

灌入式复合路面的经济和环境效益综合评价研究

灌入式复合路面作为一种新型路面养护技术,其经济与环境效益尚不明确。本研究基于实际工程,采用生命周期评价和生命周期成本分析,量化评估了灌入式复合路面的经济成本和环境影响,并与传统铣刨重铺进行了比较。采用热图可视化方法进一步探究了路面使用寿命对评价结果的影响,明确了其实现经济和环境优势所要达到的使用寿命要求。结果表明,灌入式复合路面相比铣刨重铺在材料生产和施工阶段的能耗、碳排放和综合造价分别高5.16%、58.10%和136%。考虑路面使用寿命后,灌入式复合路面只要能比铣刨重铺多服役一年以上,就具有能耗优势。若其使用寿命能进一步达到铣刨重铺的1.58倍以上,就能实现减碳作用。经济效益方面,由于灌入式复合路面的初期投入成本较高,仅当其使用寿命远高于铣刨重铺时,如灌入式复合路面服役14年,铣刨重铺仅服役5年,才能具有经济优势。

滨海互通立交钢箱梁架设施工关键技术

结合某滨海大型互通工程的海域海洋环境条件,充分考虑施工环境的变化,有针对性地对海上互通立交架设钢箱梁施工进行研究分析,结合钢箱梁在互通区域下穿、曲率半径、施工条件等限制因素,提出以“架桥机架设为主,履带吊+重载栈桥吊装为辅”的海洋环境中架设钢箱梁的施工技术,并对钢箱梁架设风险进行分析并提出有针对的措施。