超宽牵索挂篮挠度等效理论在施工监控中的应用

针对牵索挂篮施工过程中存在的挂篮与索单元、与已浇筑梁体之间相互作用的问题和牵索挂篮空间结构力学行为的等效计算问题,本文基于挠度等效理论,提出对牵索挂篮进行挠度等效计算,特别是挂篮整体结构抗弯刚度的等效模拟,应用于斜拉桥有限元仿真计算,得到斜拉桥各施工过程中的位移变化、索力大小等其他结构响应,为大桥各阶段的监测和控制提供理论依据。

大跨度混凝土钢筋框架梁挠度超限研究

根据大量的工程实践,大跨度钢筋混凝土框架梁由于设计不合理引起大跨度梁超限的工程案例很少,大多数是施工原因导致挠度超限。以某工程挠度超限的大跨度钢筋混凝土梁为例,根据设计资料和现场检测资料,从设计和施工两方面,利用数值计算和有限元模拟,验证分析大跨度钢筋混凝土框架梁挠度超限的原因。验证分析表明,梁板混凝土实际浇筑厚度超限与梁模板起拱高度不足可能引起梁挠度增加。当梁下立杆稳定承载力不足时,梁也易随立杆屈曲变形产生较大挠度。

基于联合静动力修正的混凝土斜拉桥主梁挠度变化规律研究

针对混凝土斜拉桥服役期间主梁不断下挠的问题,该文基于修正模型分析大跨度混凝土斜拉桥服役期间主梁挠度变化规律。采用联合静动力的有限元模型修正方法,构造双目标优化问题,基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解,得到Pareto最优解集,从Pareto最优解集中找到协调最优解,从而实现有限元模型修正。模型修正后的静力位移和自振频率计算值与实测值吻合较好,能更好地反映结构的实际工作状态。在此基础上,结合主梁线形历年监测数据,分析不同徐变模式及拉索松弛效应等时变因素对主梁线形的影响,分析结果表明:采用CEB-FIP 2010徐变模式计算的挠度与实测挠度更加接近。中跨跨中下挠量最大,服役20年下挠量约为270 mm;主梁跨中挠度前5年平均增长率达33 mm/年,前5年挠度约占前40年的50%,后期主梁下挠趋于平缓。

运营城际铁路大跨度连续梁竖向挠度监测探讨

针对城际铁路大跨度连续梁在运营期病害整治过程中原有桥面监测点无法正常观测,以及常规水准测量无法实施的问题,本文提出了一种利用连续梁通风孔布设监测标志,采用高精度智能全站仪三角高程法采集监测数据进行运营城际铁路大跨度连续梁竖向挠度监测的方法。经某城际铁路大跨度连续梁运维加固整治期间竖向挠度监测试验验证,该方法监测点布设简便,监测效率高,能够在不中断列车运营的情况下,准确测量运维整治期间连续梁竖向挠度的变化情况,为连续梁运维加固提供了可靠的监测信息。

用直接线性变换算法测量门式起重机主梁挠度

门式起重机的主梁挠度测量是关键的结构监测任务,其重要性不可忽视。现有主梁挠度测量方法需停机测量,存在繁琐操作、对离群点极为敏感等问题,致使测量不准确。文中提出一种基于直接线性变换的主梁挠度测量新方法。在传统的直接线性变换算法基础上引入最小化异常值L1范数的目标函数,通过考虑残差和后验方差,采用Soft-IPOD方法求解目标函数,提高对离群点识别和剔除的鲁棒性,有效避免了因离群点导致的挠度测量不准确问题。仿真和现场实验表明,该算法能够准确识别和剔除异常值,挠度测量的精度明显优于传统方法,平均误差小于1.5 mm,相对误差小于5%。该方法在计算速度方面表现出色,速度较基于RANSAC的直接线性变换算法提高近20倍。在工程实验中,该方法展现出了优异的性能,为门式起重机主梁挠度的快速、准确测量提供了一种可行的解决方案。

基于激光雷达的汽车起重机吊臂挠度检测方法

为了提高汽车起重机的工作安全,文中采用了激光雷达检测汽车起重机吊臂挠度的方法,通过外形扫描、点云处理对汽车起重机吊臂挠度进行判断,并在实车上验证了系统的精度和可靠度,结果表明利用激光雷达可以有效地对吊臂挠度进行实时监测,对起重机工况的判断和预警有着重要意义。

基于CEEMDAN-VMD-PSO-LSTM模型的桥梁挠度预测

针对桥梁运行阶段的健康状态监测,构建了CEEMDAN-VMD-PSO-LSTM模型对桥梁挠度进行预测。该模型主要分为二次模态分解平稳化、粒子群优化(PSO)算法和长短期记忆(LSTM)网络预测三大模块,共有5个步骤:①利用自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)算法对桥梁原始挠度序列进行初次模态分解,分解为若干本征模态分解函数(IMF);②使用样本熵(SampEn/SE)计算各IMF分量的复杂度,并通过K-means聚类为高频、中频和低频3个IMF分量;③通过变分模态分解(VMD)算法对高频IMF分量进行二次模态分解;④分别对各个IMF分量通过PSO算法得出LSTM最优超参数组合;⑤将各最优超参数分别代入LSTM模型进行训练,并将各预测结果融合为最终的预测结果。结果表明:该预测方法具有最高的预测精度,为智慧桥梁的安全监测监控提供了新的技术方法。

考虑波形腹板剪切的端部固支组合梁挠度分析

波形钢腹板组合梁因其优良性能得到广泛应用,其挠度问题是研究的重点之一,近年来我国对波形钢腹板组合梁挠度计算方法的研究虽有长足的进步,但多集中于静定结构,并且端部固支的超静定结构体系在桥梁工程中应用广泛。为了探讨不同支承下波形钢腹板组合梁滑移附加挠度变化的规律,并为波形钢腹板组合梁的后续研究提供理论基础和参考,在足够刚度的前提下将端部固支波形钢腹板梁简化为两端固支和一端固支一端活动铰支的端部约束条件,推导了其考虑滑移和腹板剪切变形影响时的跨中挠度计算公式,找到适用于实际桥型的挠度计算方法;基于试验梁和有限元模型对本文公式进行了验证,结果表明:端部固支波形钢腹板组合梁的滑移附加挠度占比随剪切刚度的变化趋势显著区别于一端固定铰支一端活动铰支的抛物线型而呈线性变化;不对称约束放大了波形钢腹板组合梁腹板的剪切变形和滑移效应。

火灾下双钢板-混凝土组合墙抗冲击机理分析与挠度预测

双钢板-混凝土组合墙(steel-concrete composite wall,SC wall)常用于核电站、超高层等重要结构的承重构件,其在偶然荷载作用下的力学性能也是其推广应用的关键指标。为此,针对火灾下SC墙的抗冲击性能进行研究并给出相关设计建议。首先建立了SC墙在火灾与冲击耦合作用下的有限元模型,在验证模型可靠性基础上,开展了火灾下SC墙抗冲击机理的分析;然后研究了轴力、受火时间、材料强度、冲击能量与抗剪连接件形式等参数对SC墙在火灾下抗冲击性能的影响规律;最后给出了该类构件在耦合工况下跨中峰值挠度的预测公式。结果表明:随着受火时间的增加,SC墙受冲击变形模式由局部冲切逐渐转变为整体弯曲破坏;火灾下,混凝土为SC墙受冲击的主要耗能部件;混凝土强度、轴力与抗剪连接件形式对SC墙在高温下的抗冲击性能影响显著,钢板强度的影响则较小;建议的公式可较合理地预测火灾下SC墙受冲击后的跨中峰值挠度。

大型梁式承台模型试验及跨中挠度简化计算方法研究

为了解大型梁式承台的力学性能,以某快速化改造工程的大型梁式承台为背景,按照缩尺比1∶10制作梁式承台模型进行力学性能试验,结合有限元计算,分析梁式承台结构受力、破坏模式、开裂情况等,并研究不同跨高比条件下梁式承台的受力特性。结果表明:在跨中荷载作用下,梁式承台受力大致可以分为线弹性阶段、裂缝发展阶段和屈服阶段3个阶段;线弹性阶段截面应力分布已不满足平截面假定,剪切效应对结构变形的影响不可忽略;模型最终破坏模式为弯曲破坏;裂缝主要表现为跨中弯曲裂缝和斜裂缝;跨高比越小,梁式承台剪切刚度越大。为考虑剪切效应对梁式承台变形的影响,拟合得出梁式承台跨中挠度的简化计算方法,将该方法计算值及规范计算值与试验值进行对比,可得在裂缝发展阶段,规范计算值与试验值偏差较大,所提方法计算值与试验值偏差较小,该方法可用于线弹性阶段及裂缝发展阶段梁式承台跨中挠度的初步估算。

考虑挠度和转角约束的桥面连续段受力计算方法研究

采用桥面连续构造替代伸缩装置是降低简支梁桥维护成本、实现接缝终身免维护的有效途径,但现有桥面连续段受力计算方法过高估计其承受的荷载,使得设计配筋量显著增加,不仅提高了建造成本,而且增大了桥面连续段对主梁的约束作用,改变了桥面连续构造的受力状态,难以满足对其进行合理设计的需求。针对此问题,提出一种基于主梁对桥面连续段挠度和转角约束下二者变形协调的桥面连续段受力计算方法,并将计算结果与试验值以及现有桥面连续段受力计算方法所得结果进行对比。结果表明,所有桥面连续段受力计算方法所得结果均大于试验值,但本文所提出的方法计算结果最小,与试验值吻合最好,钢筋应力的误差范围在1766%~3027%,验证了所提方法的有效性。最后以桥面连续混凝土简支T梁桥为例,给出了便于应用的确定桥面连续段受力的方法,且所提方法物理意义清晰,计算流程简便,预测精度更高。

考虑剪力滞和剪切变形效应的UHPC箱梁长期挠度分析

为准确计算UHPC箱梁在长期荷载作用下的挠度,基于剪切变形规律的截面翘曲位移函数,运用能量变分法建立考虑剪力滞、剪切变形效应以及UHPC收缩徐变效应的UHPC箱梁挠度计算控制微分方程,推导均布荷载和集中荷载作用下UHPC简支箱梁挠度计算公式,并利用有限元模型计算结果对其正确性进行验证。通过数值算例分析不同效应、截面配筋以及材料特性对UHPC箱梁挠度计算的影响。结果表明:考虑剪切变形效应产生的挠度明显大于剪力滞效应;均布荷载和集中荷载作用下,仅考虑剪力滞和剪切效应后产生的简支梁跨中挠度相对于按初等梁理论计算的瞬时挠度分别增大了9.4%和10.9%,而同时考虑UHPC收缩徐变效应后分别增大了约1.5倍左右;截面配筋对箱梁挠度计算有一定的影响,两种荷载作用下,考虑配筋后计算得到的简支梁跨中瞬时和长期挠度分别是不考虑配筋时挠度的0.96倍和0.89倍;用UHPC材料代替普通混凝土材料可显著降低结构的短、长期挠度以及收缩徐变引起的挠度变化。提出的公式可为长期荷载作用下UHPC箱梁的挠度计算提供理论依据。

基于稀疏多项式混沌展开模型的钢筋混凝土结构长期挠度预测

钢筋混凝土受弯结构的长期挠度预测对于评价其全寿命周期的可服役性和安全性具有重要意义。文章传统的经验法难以考虑所有的影响因素,为了能够准确预测钢筋混凝土结构的长期挠度,本文使用稀疏多项式混沌展开(polynomial chaos expansion,PCE)模型预测钢筋混凝土结构的长期挠度,并对影响结构挠度的参数进行全局灵敏度分析。使用实验数据集建立和评估稀疏PCE模型,与常见的代理模型(RBF、SVR和Kriging)和常见的机器学习模型(BP神经网络)进行比较,采用十折交叉验证算法对模型进行训练和检验。结果表明,稀疏PCE模型在预测钢筋混凝土结构长期挠度方面均优于常见的代理模型和机器学习模型,其相关系数R^(2)、相对平均绝对误差(RAAE)、相对最大绝对误差(RMAE)和均方根误差(RMSE)分别为0.970、0.108、0.537和0.062。稀疏PCE模型的RMSE值远远优于经验方法。最后,基于稀疏PCE的全局灵敏度分析结果对影响结构挠度的参数进行了重要性排序,其中,瞬时或即时测量的挠度a(i)、跨深比l/h、龄期t’混凝土强度fc’重要性程度较高,且依次递减。稀疏PCE模型可用于钢筋混凝土结构长期挠度预测,并且可量化评估影响钢筋混凝土结构长期适用性的关键因素。

带接头预制混凝土梁挠度的行为研究

预制混凝土模块之间的接头在分析时应充分考虑稳定性和适用性。现有的研究只涉及稳定性,而关于适用性的研究及挠度和裂缝的发展是缺乏的。本研究考虑现场浇筑与预制混凝土强度的差异,旨在准确评价搭接缝内有接头的预制混凝土受弯构件的挠度。此外,为反映初裂缝,通过拉伸硬化计算和评估挠度,重新定义裂缝面左、右两侧的附加传输长度为新的裂缝区。由于明确考虑接头的传输长度和混凝土强度的特性,提出的挠度计算方法更准确。

基于全站仪的风力发电机组塔架挠度测量研究

风力发电机组塔架上无法布设观测点,常规的边角测量方法无法对其挠度进行测量。为实现对塔架挠度的测量,利用全站仪测量风力发电机组塔架挠度的原理,研究提出了一种基于全站仪实现对风力发电机组塔架挠度测量的方法,该方法包括了工艺流程、测站布设和观测计算方法、步骤,分析了测量误差的来源及应对措施。结果表明:该方法流程清晰、技术可行、成本可控,弥补了利用角度观测实现风机塔架挠度测量的技术空白,具有较强的实用性和推广价值。

基于大挠度理论的金橡板真空吸附供板机构设计

为保证金橡板在进料系统中的稳定供送,以线性大挠度理论为依据,利用MATLAB得到金橡板在不同吸取位置时弯曲的最大水平移动位移与竖直移动位移,并通过实验对计算数据的准确性进行验证。以计算数据为依据,得到真空吸盘的分布情况,确定真空吸附供板机构的结构参数,完成设备的结构设计。并利用ADAMS对进料机构进行运动学分析,验证所设计参数的合理性。

基于挠度指数的隔膜压缩机膜腔的结构优化

为了解决隔膜压缩机中膜片经常破裂的问题,以某FB型隔膜压缩机为原型,对膜片组运行机理进行研究,探索膜腔挠度指数变化时对膜片运行情况的影响。基于薄板大挠度理论计算得出膜片上下表面所受应力最大的位置,通过改变膜腔挠度指数,得出膜片所受应力最小的膜腔型线。运用有限元分析软件进行模拟仿真,结果验证了膜片上表面的中心处和膜片下表面的边缘处最易破坏,同时得出膜腔型线的挠度指数在2.9时,可使膜片的上下表面所受应力最小且应力强度几乎相等,优化后的膜片所受径向应力相比优化前下降了14%左右,延长了膜片的使用寿命。

基于MEC-BP神经网络的臧湾东河特大桥施工挠度监测研究

为提高特大桥施工挠度预测准确度,以臧湾东河特大桥为研究对象,采用MEC-BP神经网络模型对大桥施工挠度进行预测,并将预测值与数值模拟值和实测值进行对比。结果表明:现场实测值与MEC-BP模型预测值相差较小,MEC-BP模型在训练样本上表现出很好的准确性;MEC-BP模型的性能明显优于传统BP模型,在挠度预测方面具有更高的效率和精度,平均误差都小于5 mm。借助MEC算法实现对传统BP模型参数的全局优化,能够提高桥梁结构力学行为预测能力,为连续梁桥施工过程中的结构安全问题提供了有效解决方案。

一种超静定波形腹板梁的挠度计算方法研究

波形腹板梁的手风琴效应令其在相同荷载下产生的挠度相对一般组合梁更大,而工程设计中对超静定梁的挠度计算一直是较为繁琐的步骤之一。本文从对静定波形腹板梁挠度计算方法的简化出发,介绍了一种将支座弯矩看作叠加在简支梁上额外弯矩的超静定波形腹板梁挠度计算的方法,并通过与参考文献试验结果和规范公式的对比验证了计算方法的正确性,论证了腹板剪切变形在挠度计算中不可忽略的结论。以参数分析的方式对比了影响波形腹板组合梁挠度的相关因素,量化了高跨比和波折角等参数对剪切变形挠度占总挠度比值的影响,并提出了可通过减小波折角度来对腹板剪切变形引起的挠度进行控制的建议。

考虑腹板焊缝损伤的正六边形蜂窝梁变形性能与挠度计算研究

试验设计并制作了焊缝具有裂纹损伤的正六边形蜂窝梁,研究了不同参数下正六边形蜂窝梁的力学性能,其中试验参数包括焊缝裂纹的位置和长度,分析了试验梁的应变以及挠度随参数变化的规律,建立了考虑焊缝裂纹损伤正六边形蜂窝梁的抗弯挠曲线计算方法。结果表明:具有焊缝裂纹损伤的正六边形蜂窝梁破坏形式为压弯屈曲破坏,其结构孔角开始出现屈服,当孔角屈服数目达到一定数量时,结构整体发生屈曲破坏;在重复加载阶段内,裂纹长度变化对焊缝附近孔角应变的影响在±20με内,关键截面位置挠度的影响在0.05 mm内;通过等效刚度法推导了在腹板焊缝裂纹状态下蜂窝梁的抗弯刚度,研究了蜂窝梁腹板焊缝裂纹对跨中挠度的影响;通过引入挠度放大系数,得到了在特定荷载作用下蜂窝梁的跨中挠度计算式;对比研究了蜂窝梁跨中挠度的不同公式计算结果,其中日本规范估算法和费氏简化分析法与试验值相比差值均较大,在50%左右;该文建议公式与试验值吻合较好,差值绝大部分在10%以内。