基于AHP-CRITIC与TOPSIS的路基下穿高铁桥梁施工工法评价

针对赣南大道下穿赣深高铁桥梁近接桥墩段路基施工优化比选问题,提出了一种基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)-指标相关性权重确定法(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation,CRITIC)和逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution,TOPSIS)的多因子多方案综合评价方法。首先,基于结构变形、内力变化和经济指标构建了客观可量化的下穿工程综合评价指标体系;其次,基于各评价指标的价值差异问题,提出了AHP-CRITIC综合赋权法,利用最小鉴别信息原理将主、客观权重相结合,充分考虑了下穿工程评价中主观判断的重要作用及评价指标间信息量的对比强度和冲突性;最后,利用TOPSIS法求得多维空间中样本点到理想样本的正、负理想距离,通过计算相对贴进度对下穿施工工法进行定量排序。研究表明,该方法对下穿工程评价的影响因素复杂性和评价标准模糊性具有良好的处理效果,为方案评估优化提供了一条有效途径。

基于Kriging模型与FORM的钢板组合梁桥结构优化设计

考虑材料参数的不确定性以及设计变量多重约束条件的影响,提出了基于可靠性分析的钢板组合梁桥结构优化设计方法。首先,利用拉丁超立方试验设计(Latin hypercube design,LHD)构建试验组合方案,并通过有限元分析获取试验设计组合下的最大挠度响应值。基于获取的训练样本,构建能够表征结构最大挠度值与随机输入之间映射关系的Kriging代理模型。基于建立的代理模型,以钢结构截面积最小化为目标函数,建立符合规范要求与可靠度约束的优化数学模型,并采用一阶可靠性方法(first order reliability method,FORM),实现设计变量优化。通过比较具有相同设计变量上限,但下限分别为初始值的80%和70%两种优化设计方案,评估了两者在相同阈值以及不同阈值下设计变量的优化结果。最后对方案二在阈值为17 mm下的优化结果进行极限状态验算。结果表明:两个优化设计方案在阈值为17 mm下的优化结果更具合理性,并且方案二在同一阈值下具有更高的优化程度。随着阈值增加,优化程度增加,且腹板高度在较大阈值下对结果影响更大,而翼缘宽度在较小阈值下影响更大。

基于AHP-TOPSIS的桥梁设计方案优选决策模型

为了对桥梁设计方案进行优化选择,建立了AHP-TOPSIS的桥梁设计方案优选决策模型。该模型引入逼近理想解解排序法(TOPSIS)对桥梁设计方案进行优选决策,选取10个评价指标,采用层次分析法确定指标权重,避免了人为赋予指标权重的主观影响,提高了指标权重的科学性和客观性。运用该评价模型对某跨河大桥4个初选设计方案(Y1~Y4)进行评价,计算出每个方案综合优越度分别为:62.5%,74.6%,18.1%,64.6%,Y2>Y4>Y1>Y3,因此确定Y2为最优方案,将该方案应用于桥梁建设,取得了良好效果。

考虑耦合作用的造塔平台施工安全风险有序加权评价方法

为准确评估桥梁造塔平台施工安全风险,提出考虑耦合作用的造塔平台施工安全风险有序加权评价方法并应用于实桥。首先,使用工作分解结构(Work Breakdown Structure, WBS)分解造塔平台施工工序,采用风险分解结构(Risk Breakdown Structure, RBS)分解安全风险,建立造塔平台施工安全风险因素耦合交互矩阵,通过指标修正,识别14个造塔平台施工安全风险因素,构建风险评估指标体系;然后,融合风险耦合理论、联合有序加权算子和交互作用矩阵构建造塔平台施工安全风险评估模型,识别施工安全关键风险因素;最后,以南沙至中山高速公路项目造塔平台施工工程为背景,采用该方法进行施工安全风险分析。结果表明:该项目造塔平台施工关键风险因素为“安全监管不当致临边、高处及登高作业防护不到位”“综合验收体系不合格导致模板及构件带病出厂”“竖向或水平构件支撑系统存在缺陷”等,通过安装造塔平台施工安全风险监测系统对以上风险因素进行重点管控,有效减少了造塔平台施工安全事故。

基于Midas Civil的桥梁承载力检算分析

文章以衡山路跨陇海立交桥第1联边跨、中跨受力最不利梁为工程研究案例,基于Midas Civil有限元软件对桥梁承载力进行检算分析,并介绍桥梁工程检算参数取值。通过Midas Civil建立桥梁模型,模拟桥梁结构和荷载,对比分析桥梁元结构的承载能力和桥梁实际承载能力,结果表明该桥梁结构满足规范荷载等级使用要求。研究可为同类型工程提供经验参考。

公路桥梁承载能力试验检测评估技术综述

桥梁作为现代交通路网的节点控制性工程,在其运营服务期内,受结构构件自身性能退化、逐年交通流量增加、复杂恶劣环境以及人为维护管理不当等多重因素影响下,桥梁不可避免的会出现各种类型的结构性损伤。结构性损伤随时间不断恶化发展,将降低桥梁结构自身承载能力以及材料的耐久性能,进而使得桥梁结构性态难以满足现行规定要求。公路桥梁承载能力检测评估作为桥梁服役性能诊断的有效技术手段,不仅考量桥梁构件强度和刚度等方面是否满足当下交通荷载要求,同时也将根据预测的交通荷载增长率评定其性能优良。公路桥梁承载能力评定准确与否和桥梁结构运营安全息息相关,通过对公路桥梁承载能力试验检测评估技术进行综述,以期为准确开展桥梁承载能力评定工作提供技术参考,保障桥梁结构运营安全,避免因桥梁结构服役性态掌握不准造成重大安全事件的发生。

基于BWM与模糊理论的桥梁综合评估方法

以桥梁结构及各构部件的状态作为评价对象,基于模糊理论建立以隶属度为评价指标的底层函数,并通过BWM(best worst method)法为层级权重评价手段对模型进行了综合评估;采用自下而上,逐级传递的方法,将底层向量与各层级按BWM法确定的指标权重相结合,并对各级指标展开逐层评价,最终确定了桥梁的综合评定等级;根据综合评定等级对桥梁各部位加固的优先顺序进行判断;最后以丁家桥为实例进行了该桥梁的综合状态评估,并给出了加固优先等级的建议。

海洋环境下耐候钢十字非传力焊接接头腐蚀疲劳性能试验研究

腐蚀疲劳严重危害在役钢桥服役安全。为研究海洋环境下耐候钢桁梁桥焊接节点的腐蚀疲劳性能,对23个Q420qFNH耐候钢十字非传力角焊缝焊接接头进行实验室干/湿交替中性盐雾加速腐蚀及腐蚀后疲劳试验,采用失重法得到试件的失重率和腐蚀速率,对接头腐蚀形貌及疲劳断裂失效的宏观断口形态进行分析,拟合得到经历不同腐蚀时长后试件的名义应力和热点应力S~N曲线。结果表明:耐候钢十字非传力角焊缝焊接接头疲劳裂纹均萌生于焊趾处并沿板厚扩展失效,疲劳寿命由焊缝控制,接头焊趾附近腐蚀坑的形成与生长加剧了焊接接头的疲劳裂纹萌生;焊接接头的疲劳性能劣化程度随腐蚀损伤效应的增加而增加,但疲劳强度折减量与腐蚀时间并未呈线性关系,锈层逐渐具有保护性;未腐蚀前名义应力和热点应力疲劳强度等级分别建议采用《公路钢结构桥梁设计规范》中的FAT80和Eurocode 3规范的FAT110进行评估,腐蚀后的疲劳强度折减量建议参照美国耐候钢桥指南规定C类细节选取。

宽幅预应力混凝土T梁桥荷载试验

为确保车辆能在桥梁上安全通行,基于荷载试验,把测试截面所得试验数据与计算值进行比较,综合分析挠度、应力及裂缝,验证所测试桥梁结构刚度与强度是否符合标准。以某宽幅预应力混凝土T梁桥的2#引桥桥梁为例,取30 m跨最大正弯矩正载、最大正弯矩上游侧偏载为工况,分别对试验所选截面的应力应变以及位移的实测数据和理论数据的比值以及在测试过程中的异常现象进行研究。该试验桥跨的刚度和强度达标,2#引桥试验桥跨工作性能符合设计荷载标准(公路-Ⅰ级)。

超长钻孔灌注桩施工及承载试验研究

依托甘肃省某五跨预应力混凝土连续刚构桥开展软基成桩施工关键技术介绍,并且进行试验桩承载特性分析,研究结果表明,试验桩在设计承载荷载(6800 kN)具备5.3 mm左右的桩顶竖向沉降,最大荷载(13700 kN)下的桩顶沉降达到了27 mm,工后沉降稳定在10 mm;试验桩轴力在顶部位置的变化幅度较大,随深度呈凸形;试验桩承载能力满足设计承载要求。

装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及影响研究

灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥与边联的动力特性差异显著,地震作用下易与边联发生碰撞。本文采用OpenSees建立了CFRB-FSP(主桥)与边联碰撞模型,探究了非长周期地震动、近断层脉冲型地震动作用下两者纵桥向的碰撞响应及其影响。结果表明,相同PGA作用下,近断层脉冲型地震动作用下的峰值碰撞力比非长周期激励下的大;峰值碰撞力随初始间隙、碰撞刚度以及跨径、墩高的增大而增大;CRFB-FSP主梁峰值位移随主梁跨径、墩高的增大而增大;墩底峰值弯矩随跨径的增大而增大,但随墩高的增高而减小,这与高阶振型的参与有关;碰撞后,CRFB-FSP的主梁峰值位移、墩底峰值弯矩都有所减小,减小率随跨径、墩高的增大而增大。

基于二次二阶矩法的三角挂篮可靠度分析

为保证桥梁结构的安全施工,评估桥梁工程中常用的施工机械三角挂篮的安全水平极为重要。鉴于此,本文以某桥梁工程中三角挂篮为例,结合二次二阶矩法对三角挂篮主桁结构开展了可靠度分析。分析结果表明:三角挂篮前斜杆可靠指标最低,其可靠指标β=4.233,前弦杆的可靠指标最高,其可靠指标β=5.602,建议采用前斜杆可靠指标来衡量三角挂篮可靠度水平,同时在保证安全的前提下对前弦杆进行截面优化;此外,参考《公路工程结构可靠度统一标准》(GB T50283—1999),算例中三角挂篮β=4.233>3.7,能较好满足规范要求的目标可靠度水平,具有一定的施工安全储备。

组合梁的应力分析与实验

为了精确分析叠梁、加楔块叠梁和整梁的承载能力,采用温克尔假设法和电测实验技术,完成了矩形截面叠梁受力弯曲时的模型简化理论计算与实测分析。研究了同截面、同材料的叠梁、加楔块叠梁的应力分布、内力变化和承载能力。理论和实验均表明:叠梁的应力最大,加楔块叠梁的应力次之,整梁的应力最小。

拱桥悬浇扣挂施工中最大悬臂状态下的索力调整

为寻找合龙前的最合理扣索索力,将最优化理论与正装计算运用到拱桥施工至最大悬臂状态下扣索索力的确定与调整中,利用有限元分析软件ANSYS的单元生死和优化功能,编制了拱桥施工过程中的索力优化程序。该优化计算采用1阶分析法,将有约束问题通过添加罚函数转化为无约束问题,以成桥后的拱圈截面控制弯矩最小为目标函数、扣索索力为设计变量,对合龙前的扣索索力逐根调整获得理想成桥内力,并将其应用于实际工程。结果表明,该方法优化效果明显,可有效改善成桥后的拱圈受力,是拱桥施工过程分析的有效工具,具有一定的应用价值。

桥塔钢-混凝土结合段剪力键破坏机理及极限承载力

为了研究和开发可用于桥塔钢-混凝土结合段的新型剪力键,针对传统的推出试验无法得出剪力键真实承载力的问题,采用新的试验方法对包括栓钉和两种新型剪力键在内的3大类7个子类共31个试件进行了破坏试验研究。根据试验结果,对各类剪力键的破坏机理进行了研究,并对其极限承载力进行了定量分析,建立了各类剪力键极限承载力的统一计算公式。通过与试验值的对比可知:该公式计算结果与试验值吻合良好,可为新型剪力键的设计和应用提供依据。

重庆朝阳寺多跨连续刚构桥合拢顺序探讨

针对多跨连续刚构桥悬臂长度长、悬臂梁体重、施工荷载大等特点,结合重庆朝阳寺特大桥实际情况,通过理论分析和有限元数值模拟,对中跨、次中跨、边跨不同合拢顺序下,所需顶推力和顶推位移进行计算,并对桥梁结构的应力、水平位移及挠度进行了比选分析,提出并论证了采用计算预推值时先中跨再次边跨最后边跨的合拢方案,其突出优点是边跨合拢施工以挂篮和导梁代替搭设支架施工,措施简单易行、安全可靠。

既有钢筋混凝土桥梁构件承载力估算方法

在分析使既有钢筋混凝土(RC)桥梁构件承载力下降因素的基础上,通过对这些因素进行无损检测,利用模糊数学和层次分析(AHP)法把这些既相互关联又相互影响的不确定因素系统化,通过模糊隶属函数将定性描述定量化,从而计算出其在这些影响因素下的综合折减系数,再与不考虑损伤的有限元计算结果相结合,来估算既有钢筋混凝土桥梁构件承载力。通过两个实例分析表明:该方法具有良好的可靠性,可为既有桥梁的承载力评估提供科学依据。

CFRP斜拉索的静力特性分析

采用解析法分析CFRP斜拉索的静力特性,发现CFRP拉索相对于钢拉索具有一系列优点:CFRP拉索在超大跨时采用切线模量计算的误差很小;相同条件下CFRP拉索的等效弹性模量比钢拉索的高得多,且拉索愈长,其间差别愈大;CFRP拉索的极限长度是钢拉索的5倍有余,或者说在承载效率一定的情况下,CFRP拉索的跨度为钢拉索的5倍;CFRP拉索的自重应力较小,在超大跨时其承受外荷载的比重仍很高。

大跨斜拉桥混凝土索塔锚固结构形式比较

针对索塔锚固结构常用的两类基本形式(环向预应力和钢混组合结构),结合相关足尺模型试验,详细比较了三种典型锚固构造的传力机制、应力分布、索力分配,总结出各自受力要点和改善应力分布的一些措施;提出承载效率作为评价指标。结果表明:两类形式均适用于大跨斜拉桥,环向预应力锚固形式优势明显。

钢管混凝土拱桥吊装过程的最优化计算分析

以在建的主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥———巫峡长江大桥为例,在综合考虑拉索的垂度效应与结构几何非线性影响的基础上,采用一阶最优化计算方法来确定拱桥的合理施工状态。以成桥后拱肋的线形为目标函数,施工中拱肋节段的预转折角为设计变量,利用施工优化的原理,直接建立施工期结构状态可测变量与成桥状态目标函数之间的关系。通过对目标函数的最优化处理,求出各施工阶段的扣索索力和拱肋吊装高度,模拟了钢管拱肋的拼装过程。计算结果表明:将最优化计算理论引入拱桥的施工过程计算中是可行的,结果也是合理的。