大跨度桥梁超低频调谐液体质量阻尼器研发及应用

大跨度桥梁在运营过程中易发生较为明显的超低频振动问题,采用调谐质量阻尼器(TMD)进行控制时,由于箱梁内部空间有限,常规TMD在结构上无法满足要求。基于此,提出一种基于浮力和流固耦合作用的超低频调谐液体质量阻尼器(TLMD)。为研究TLMD对结构的阻尼减振效果,进行模型试验,分析安装TLMD前、后主结构加速度幅值和阻尼比;将该新型超低频TLMD在贵州龙里河大桥上进行实桥应用,测试主梁频率特性和阻尼比。模型试验及实桥应用结果表明:TLMD减振技术可实现0.283 Hz乃至更低频率的超低频阻尼减振;采取TLMD控制后,模型试验主结构的阻尼比从0.038%提高至2.2%,主结构的加速度幅值从减振前的0.41 m/s2降低至0.01 m/s2;贵州龙里河大桥超低频TLMD当采用0.31%的质量比时,主梁一阶竖弯模态实测阻尼比从0.20%提高至0.82%,阻尼比提高了3.1倍。超低频TLMD参数稳定、性能可靠,有效降低了阻尼器的安装高度,显著提升了结构阻尼比,增强了桥梁的抗风性能。

施工期跨海桥梁矩形设置基础波流力研究

为给跨海桥梁矩形设置基础施工提供参考,研究跨海桥梁矩形设置基础定位下沉过程中墩位水深及结构吃水深度对其波流力的影响。基于垂向多层σ坐标变换模型和大涡模拟LES方法建立三维波浪-流与结构物相互作用的数值仿真模型,分析不同水深及结构吃水深度时,单独波浪作用和波流共同作用下矩形设置基础的波流力及其统计值和流场分布特征,并提出施工期矩形设置基础下沉过程波流力简化算法。结果表明:矩形设置基础在定位下沉过程中,垂直来流传播方向的结构阻水面积随之增大,流场的复杂绕射作用使得波流力峰值呈非线性增大趋势;由于浅水波在整个水深范围影响都比较大,矩形设置基础波流力对结构吃水深度的变化相对深水条件更为敏感;结构波流力峰值不对称系数随吃水深度增加逐渐减小,且波流力表现为正向峰值大于负向峰值的强烈不对称性特点;随着结构吃水深度增加,单独波浪作用、波流共同作用时,在流场复杂绕射作用下,矩形设置基础迎浪侧的波面爬高增大,涡脱现象愈加明显;提出的跨海桥梁矩形设置基础下沉着床过程波流力简化算法可用于估算设置基础施工期波流力。

考虑台风空间位置的桥址区风特性模型实测研究

风特性是桥梁结构抗风设计的前提条件。为准确表征台风移动对桥址区风特性的影响,利用桥梁结构健康监测系统测得的多次台风实测数据,研究了考虑台风空间位置的桥址区风特性模型。基于已有台风解析模型和台风路径数据,模拟了台风过境期间桥址区平均风速时程,并利用实测结果验证了解析模型的有效性。在此基础上,分析了湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度等脉动风特性参数随桥址区和台风中心距离的变化规律,据此研究了脉动风特性参数的空间分布模型。结果表明,已有台风解析模型可实现桥址区平均风速的模拟;台风空间位置变化对桥址区脉动风特性影响显著,空间分布模型能有效反映台风移动过程中桥址区脉动风特性的基本变化特征,可为大跨度桥梁等工程结构设计与运维提供有益参考。

矮塔斜拉桥塔梁墩固结粘接部位局部模型构建与应力分析

采用塔梁同步施工工艺可以在一定程度上缩短矮塔斜拉桥的施工工期,但也会给塔梁墩固结粘接部位局部应力形成较大影响。研究以我国兰合铁路某段矮塔斜拉桥为例,对该工程开展同步施工阶段矮塔斜拉桥塔梁墩固结粘接部位局部模型进行构建,分析了该工程局部应力分布规律,通过模型模拟分析结果与实际工程测试数据对比,对该模型的准确性进行验证。

BIM在沙颍河特大桥施工中的应用

沙颍河特大桥工程是G106淮阳刘楼至项城李庄段改扩建工程中重要的组成部分。项目跨度大,涵盖复杂水文条件,且桥型广、工程结构复杂,施工同时必须考虑现场环境和生态环保因素,造成施工难度较大。以绿色施工理念为基础,通过全要素施工BIM应用实现了设计深化、施工管理、智慧工地等全流程整体优化,显著缩短了整体工期,节约了工程造价,提升了工程质量并为行业BIM发展积累了丰富经验。

大跨度混凝土连续箱梁桥温度效应研究

为探明大跨度混凝土箱梁桥施工及成桥阶段的温度场及温度效应,以某实际箱梁桥为研究对象,基于现场监测的温度数据,拟合得到日照作用下混凝土箱梁的竖向温度梯度模式,并在此基础上,建立桥梁各阶段的温度效应结构计算模型,重点研究了箱梁桥在现场监测及各国规范规定的温度梯度模式下的温度应力及竖向挠度分布规律,分析了现场监测得到的最不利竖向温差模式下混凝土箱梁截面的横向及竖向温度应力分布规律。研究结果表明:1)中国《铁路桥涵混凝土结构设计规范》(TB 10092—2017)规定的温度梯度模式的计算结果与依托工程桥梁现场监测结果一致性最好,英国桥梁规范接近;2)混凝土箱梁的顶板和底板主要承受横向温度应力,腹板主要承受竖向温度应力。

山区峡谷地带大跨度桥梁风场特性试验

以主跨1176m的超大跨度悬索桥湘西矮寨大桥为工程背景,进行了桥址处峡谷地形模型的风场特性风洞试验研究。主要研究了山区峡谷风对桥梁结构抗风设计的影响。提出了由地形模型谷口前试验风场梯度风速与模型中桥位桥面高度处风速的实测对应关系,结合实际谷口前的梯度风速计算桥梁设计风速的方法。试验结果表明:峡谷内沿桥跨方向平均风剖面的分布具有明显不均匀性,不能用统一的剖面形式描述;桥面高度处风迎角明显高于规范要求的±3°之内的检验标准;峡谷风速放大效应需综合考虑测点高度和两侧山体地形的影响。

高速铁路桥梁桩基工后沉降组合预测研究

通过现场沉降监测,获取了高速铁路桥梁桩基沉降的大量实测数据。据此分析了成桥过程中桩基沉降发展的规律及其沉降曲线特点。对桩基最终沉降,采用单项预测模型进行了拟合预测,通过预测效果的评价指标分析,指出了客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南中评价预测模型合理性仅局限于相关系数指标的不足,建议引入均方误差MSE、平均绝对百分比误差MAPE和平均绝对误差MAE指标进行综合检验、评价,并提出了这些评价指标相应的参考值。引入组合预测模型进行高速铁路桥梁工后沉降预测,对比分析现有组合预测模型的特点,提出了高速铁路桥梁桩基工后沉降预测应遵循的具体步骤和原则。研制了桥梁桩基沉降加权组合预测电算程序BriFSCF,可大大提高预测准确度和效率。通过工程实例验证表明,最小二乘准则下的最优组合预测方法效果较好,可作为预测的优选模型。其结果可供高速铁路合理铺设轨道时间的确定、工后沉降计算参考和利用。

基于合成车流的桥梁车辆荷载效应极值预测

车辆荷载是公路桥梁设计与评估过程中的关键问题之一,现有规范的车辆荷载取值适用于一般设计,对于精度要求更高的在役桥梁评估或桥梁关键构件设计,应结合实际车辆荷载特征,建立相应的车辆荷载模型.考虑我国现有大量静态车辆交通流数据的特点,提出了采用合成车流方法模拟交通流并实现荷载效应预测的方法,详细描述了基于合成车流的车辆荷载效应模拟方法,检验了Rice公式方法对于合成车流荷载效应极值预测的适用性,以此建立基于合成车流的车辆荷载效应模拟及其极值预测过程.最后,通过算例校验了合成车流荷载效应以及预测荷载效应极值的准确性,并简要对比了现有规范与本文方法在车辆荷载效应方面的差异.

山区峡谷桥址区地形模型边界过渡段形式研究

为研究山区峡谷桥址区地形模型边界过渡段的合理形式,基于理想流体圆柱绕流推导出一类过渡段曲线,以理想二维平台地形为分析模型,采用CFD软件FLUENT对比研究了等效斜率为0.58的曲线过渡段与30°斜坡过渡段的气流分离特性及过渡后平均风场的分布特性,并比较了不同曲线过渡段的气流过渡总长度。研究表明气流从等效斜率为0.58的曲线过渡段过渡时,其过渡后的风速场分布特性与无过渡段时参考风速场分布特性的一致性要高于气流从30°斜坡过渡段过渡的,且其气流过渡总长度相对最短。研究结论可为山区峡谷桥址区风特性的复杂地形模型风洞试验和数值模拟研究提供参考。

北盘江大桥岩体工程地质评价

针对峡谷地区公路大桥勘察的主要工程地质问题 ,如桥塔边坡稳定性问题 ,桥基、持力层的选择问题等 ,以贵州省关岭—兴义公路北盘江特大桥为例 ,根据岩体力学非线性变形理论 ,结合岩体结构面模拟及 Hock-Brown强度曲线 ,确定了桥位区边坡的潜在滑动面。对该桥梁勘察中的高边坡稳定性、岩溶地质、桥位持力层的选择以及桥基承载力等问题作了进一步探讨 。

基于经验值分解及Elman神经网络的桥址区风速预测

准确的风速预测对于保障强风区的桥梁及行车安全是十分必要的。但因风速波动性大,非平稳性质强,准确预测较为困难。为提高预测精度,研究中采用EMD-Elman预测模型。将预测性能良好的Elman神经网网络融入经验值分解技术,以降低风速时程的非平稳性质。以大渡河大桥桥址区的实测风速作为算例验证。系统地研究了EMD-Elman模型的预测效果,并将其与Elman神经网络及被广泛采用的持续法和差分自回归移动平均模型进行对比。结果显示,融入经验值分解技术后,EMD-Elman模型预测性能有大幅提升;较Elman神经网络、持续法和差分自回归移动平均模型而言,EMD-Elman模型预测性能最为优越,可用于桥址区风速预测。

特大悬索桥现场隧道锚塞体的自平衡法承载特性研究

为了检验超大吨位、边坡等复杂环境的特大悬索桥隧道锚塞体,自平衡测试方法被用于1∶10的现场2个模型隧道锚塞体试验。采用后推法测试技术对开州湖大桥进行试验测试,在模型锚塞体尾端位置安设千斤顶及位移杆(每个模型锚塞体下位移杆2个、上位移杆4个),沿着垂直作用方向加载,测试出模型锚塞体承载力和荷载-位移关系曲线表达式。结果表明:在加载过程中,模型锚塞体及周围岩体无破坏迹象,两个模型锚塞体洞口位置出现轻微裂缝开展,荷载位移曲线为缓变形。随加载时间的延长,锚塞体的位移呈增大的趋势,位移发生在15~45 min,且每级荷载值加载下,其位移最大不超过5 mm。右洞在各级荷载加载下其位移均高于左洞,部分高于5 mm。建议混凝土与岩体间的摩擦系数为0. 77和粘聚力为369 k Pa。两个模型锚塞体的安全系数分别为5. 3 (左洞)和5. 2 (右洞),满足最新《公路悬索桥设计规范》锚塞体抗拔安全系数和围岩稳定安全系数分别不应小于2. 0和4. 0的要求,为类似桥梁工程的长期安全性评价提供参考。

基于一体化模型的斜拉桥地震反应分析方法

针对我国普遍采用的大跨度桩基桥梁,应用无限元-有限元土体边界、桩土面-面接触算法和显式求解技术,提出了场地-结构整体模型的地震反应分析方法.以一座主跨为202.5m+300.0m的独塔斜拉桥为工程实例,构建了河谷场地-桥梁整体有限元动力模型,研究了二维河谷场地对该斜拉桥纵向地震反应的影响,分析了基础附近扰动场地震动的特点.结果表明,场地中不同河岸高度和二维土层分布会对主塔处地震动的短周期分量产生一定影响,对结构短周期振型产生的地震力有较大影响;扰动场的地震动中接近基础振动频率的分量得到了加强,和自由场的地震动有显著区别,但长周期的分量变化较小.

路桥结合部位水毁破坏规律研究

为进一步揭示公路桥梁工程中路桥结合部位水毁破坏规律,依据Fr相似准则,采用正交试验设计方法,着重探析模型伸入水流长度、与水流方向夹角、坡比及有无防护措施对模型水毁破坏的影响程度;ADINA有限元数值计算与模型试验对比分析,两者相吻合。研究表明:模型伸入水流长度分别设为20,40 cm和60 cm工况条件下,水流冲刷或浸泡作用对模型结构体造成的破坏程度逐渐加深,亦即模型伸入水流长度越长,水流对模型结构体破坏程度越严重;模型与水流方向夹角分别设为45°,90°和135°工况条件下,当模型与水流方向夹角为135°时,模型结构体受水流冲刷或浸泡作用后在其周围形成的堆积物体积量大且分散,冲刷深度显著,模型几乎完全破坏;设有一定坡比的模型,坡面能使水流流速产生有效分解,具有较强的抗冲刷能力;采取注浆层或围堰防护措施可对模型结构体起到完全的保护作用。

基于场地效应的悬索桥随机地震响应分析

因大跨径悬索桥梁具有较大的跨越尺度,同时墩柱基础所处场地条件也存在差异,所以对其进行地震响应分析时需考虑局部场地效应。为了正确分析场地效应对大跨度桥梁的地震响应,以某悬索桥为研究背景,采用MIDAS/CIVIL有限元软件,建立该悬索桥的有限元模型,在考虑地震动的局部场地效应情况下列举9种不同的计算工况,对大跨度悬索桥进行时程分析,通过控制一个塔墩处场地类别,改变另一个塔墩处的场地类别来分析场地效应对桥梁跨中位移和弯矩的影响。研究结果显示:场地效应对悬索桥的跨中位移和弯矩存在一定影响,不同的场地条件对桥梁同一位置的破坏程度不同。

山区公路桥梁病害处治对策

近年来高等级公路不断向山区或复杂地形、地质条件地区延伸,滑坡引起的桥梁病害日渐增多,造成不小的损失,值得有关方面重视。文章根据山区泥石流、水毁、滑坡地区中小跨径桥梁合理孔跨布置方案的研究成果,列举了若干桥梁病害型式,在分析病害原因的基础上,研究对策,包括正确的地勘判断、合理选择桥位、桥型和孔跨布置以及防护措施等,同时介绍了一些成功处治的案例。

在役石拱桥技术状况及承载力评价

首先对检测评定和计算分析作了简要概述;然后,结合实际工程进行了现场检测和模型计算;最后,由现场检测的评定结果和模型计算的结果。

桥梁预制场硬化层再利用的可行性分析

从保护环境、节约成本、减少建筑垃圾、缩短工期等角度出发,分析研究桥梁预制场硬化层再利用的可行性。通过ABAQUS有限元软件计算考虑多轴共载的超载情况下的水泥混凝土板内应力,确定硬化层不被破坏的最佳厚度;分析接缝对不同路面结构的弯沉、沥青层底拉应力、沥青层底剪应力的影响,确定合适的路面结构。结果表明:将水泥混凝土硬化层作为垫层并设置40cm厚水泥稳定级配碎石,能够延缓硬化层接缝产生的张拉裂缝和剪切裂缝的出现,桥梁预制场硬化层再利用是可行的。

松花江大桥桥址及主桥方案选择

松花江大桥位于哈尔滨市绕城高速公路西段上。