极端荷载作用下公路桥梁荷载概率模型研究

我国桥梁设计规范中对极端荷载组合系数没有明确的规定,在以结构可靠度为基础的概率极限状态设计法中,由于公路桥梁各种作用比较多且大多随时间变化的范围比较大,各种作用的组合也比较复杂,所以必须选择合理的概率模型才能保证计算出真实合理的结构可靠度。通过查阅文献并结合WIM系统统计的车辆数据分析,建立了公路桥梁永久荷载及其效应概率分布模型;基于Matlab软件,在汽车车重总体服从多峰分布的基础上对实测数据进行训练拟合,建立了汽车荷载效应的概率模型并确定了汽车荷载分级加载方式,为公路桥梁可靠度研究和求解极端荷载组合系数奠定了基础。

极端荷载作用下海洋导管架平台体系可靠度分析

采用非线性倒塌分析方法 ,考虑桩 土 结构的非线性相互作用 ,研究了导管架平台在极端荷载作用下承载能力的计算模型 ,分析了平台结构体系在极端荷载作用下的全倒塌全过程。在此基础上 ,结合蒙特卡洛法 ,提出了海洋导管架平台结构的体系可靠度计算方法。最后对工程实例———涠 11 4C海洋平台的结构进行了体系可靠性分析 ,并对比分析了不同的荷载效应计算公式对计算结果的影响。研究表明计算结果满足工程设计要求 。

极端动力荷载下的风力发电塔筒生产法兰内倾度控制技术

针对现有风力发电塔筒无法抵抗极端动力荷载影响、法兰位移较大的问题,设计一种极端动力荷载下的风力发电塔筒生产法兰内倾度控制技术。使用SIMP方法控制法兰结构尺寸精度;采用刚性加固法控制法兰角变形量;使用分段焊接技术实现法兰焊接环节优化。实验结果表明,该技术应用后法兰位移基本控制在3 mm左右,提高了风力发电塔筒的抗极端动力荷载能力。

风力发电塔筒极端动力荷载作用下破坏的对比研究

为了研究和对比风力发电塔筒在极端动力荷载作用(风和地震)下的破坏模式,对于某典型风电塔通过ABAQUS建立考虑土-结构相互作用和叶片建模的精细有限元模型,开展了一系列非线性时程分析。风场由Turbsim软件人工生成,风荷载由风机设计软件FAST计算得到;地震选用适用于硬土场地的典型记录。分析结果表明,塑性铰大部分出现在塔筒几何非连续处,一旦局部全截面塑性铰稳定出现,即面临倒塌。在强风下,风速的能量在风电塔低频分布较高,塔筒受基本模态控制,在底部出现全截面塑性铰和倒塌;在强震下,地震动的能量在风电塔高频也分布较高,塔筒受高阶模态影响,虽然塑性铰首先在底部出现,但全截面塑性铰与倒塌位置在中部或上部,并且不同的天然地震动可能导致不同的倒塌位置。

沿海典型大跨桥梁桥址区台风极端风荷载预测与应用

基于日本气象局1951年至2015年西北太平洋最佳路径数据库,采用地理加权回归方法,分别建立了台风路径、强度和风场参数递推模型,并结合台风边界层三维风场解析模型,提出了适用于我国沿海地区台风风灾模拟的随机模拟算法。以深中通道伶仃洋航道桥为工程背景,开展了桥址区10万年台风随机模拟,分别构建了极值风速的重现期曲线、超越概率曲线和竖向风剖面等,可直接应用于指导桥梁的抗台风设计。最后,在考虑伶仃洋航道桥结构参数和气动参数不确定性基础上,开展了该桥的颤振可靠度分析,评估其在台风作用下的颤振失效概率和安全性能。

50年与100年一遇极端环境荷载对渤海导管架平台结构设计的影响分析

为分析50年与100年环境荷载对平台结构设计的影响,选择极端环境工况作为控制工况的JZ9-3WHPC平台,通过对比该平台在50年与100年环境荷载作用下的结构响应,发现极端工况采用50年与100年重现期的环境荷载对渤海常规导管架平台的结构设计影响较小,极端工况采用100年一遇重现期环境荷载并不是造成常规导管架平台用钢量上升的主要原因。

桥梁多灾害研究综述

多种极端灾害给桥梁带来的严重后果强调说明了桥梁多灾害设计研究的重要性和必要性,而目前国内外的桥梁设计规范并没有考虑多种极端灾害的共同作用。首先回顾了多灾害理论在桥梁设计中的提出和发展,以及存在的问题。很多学者进行了两个极端荷载下桥梁多灾害响应的尝试,包括用优化理论寻找设计最优解、用试验验证多灾害设计的桥梁构件、用实测数据进行易损性分析以及用分项失效概率理论进行多灾组合等。进而介绍了几种主要的荷载组合理论在多灾害组合中应用。基于全寿命理论的桥梁设计越来越受到研究者的重视,它能够在桥梁全生命周期中考虑多灾害等因素,是未来多灾害研究的重要方向。

基于Ferry Borges理论的地震与重卡车作用下桥梁内力的组合问题

目前的AASHTO LRFD桥梁规范主要考虑重力荷载和卡车等活荷载的组合情况,而没有在概率基础上考虑地震等极端荷载的组合问题。包括LRFD在内的很多桥梁抗震规范都是主要考虑地震的作用,甚至设计时不考虑其他荷载的作用,LRFD设计指导手册中在考虑地震等极端荷载时,也只是提到在特殊情况和桥梁比较长的情况下再考虑卡车的作用,而且,也比较模糊。文中在考虑地震荷载与卡车荷载时将其视为2种随机过程函数,并分析其各自的荷载特点。结合最近一些年USGS收集的极端荷载数据,文中认为桥梁设计(考虑地震和重卡车设计)时应该综合考虑地震和重卡车的影响,对它们进行荷载组合。接着,文中简单回顾了几种荷载组合方法,对比之后,认为FerryBorges(也称Ferry Borges-Castanheta模型)模型考虑了荷载的持时因素与荷载发生概率,虽然也对荷载做了极大的简化,但很好地解释了随机过程转化成随机变量以及与其他随机变量组合的复杂问题。最后,本文以美国西雅图地区的一桥梁为研究对象进行了算例分析。

钢框架节点局部断裂冲击作用实验研究

对钢框架节点在强烈地震或极端荷载情况下因突然断裂引起的冲击作用进行了研究.讨论了断裂冲击值与断裂位置内力释放值的对应关系,通过单质点模型分析了冲击反应的量值范围,考察了冲击反应峰值与冲击作用时间和断裂发生后体系自振周期之比的关系.设计并实施了钢材单轴断裂和模型框架节点断裂两种实验,验证了采用具有高频采样能力的测试设备准确测取断裂过程中结构反应的可行性,揭示了节点瞬间断裂仍然包含渐进性和局部性两项特点.对节点瞬间断裂引起的冲击反应进行了初步的数值评估.

跨海桥梁箱梁结构受波浪力作用试验研究

为研究近海桥梁箱梁结构在风暴潮和飓风波浪作用下的灾变毁坏问题,以平潭海峡公铁两用大桥的水文条件和结构参数为基础,开展1∶30水槽模型试验研究箱梁结构所受波浪力作用。考虑不同梁体高程、淹没深度和浪高参数对梁体波浪力的影响,分析不同波浪条件下梁体受到的波浪力特点,以及波浪力峰值在不同参数影响下的变化规律。研究结果表明:波浪力包含准静力和抨击力两种成分,当淹没深度较低时抨击力作用较大,并随淹没系数的增加而不断减小;梁体处于淹没状态时,梁体底部所受的浮托力作用大大减轻梁体的有效自重,在水平向波浪力和倾覆弯矩的联合作用下导致梁体的脱落破坏;当淹没系数为1.5时,箱型梁体所受的浮托力达到最大,梁体在此条件下最容易发生脱落。

不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台冰激振动试验研究

在导管架海洋平台的基础上,提出将原海洋平台四条空心钢质导管腿换为不锈钢管中管钢管混凝土导管腿,形成新型不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台,提高海洋平台抗冰防灾能力。通过对海洋平台进行1:10缩尺试验发现,不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台(简称组合海洋平台)相较于普通导管架海洋平台具有较好的抗冰激性能,以Push3为例,不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台上层甲板的峰值加速度和位移依次减小12.12%和29.40%。通过ABAQUS有限元与试验模拟结果分析发现,两者结果误差基本可控制在15%以内。对不锈钢管中管钢管混凝土组合平台和原海洋平台进行极限承载力模拟分析可以看出,不锈钢管中管钢管混凝土组合平台具有更强的极限承载能力。因此,不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台是一种较好的新型导管架式海洋平台形式。

沿海滩涂风机基础设计

滩涂风机基础设计受风机荷载特性、气候、地质等条件约束,保证风机基础的安全稳定是非常重要和迫切的。结合海南某风电场,阐述了滩涂风电场基础选型及设计的要点,并给出了样例工程主要设计指标的计算方法和依据,给类似的工程设计提供借鉴。

多灾害桥梁设计研究与发展

为了改善当前规范中不考虑多种灾害效应组合的现状,分析了多灾害桥梁设计理论的发展,总结了当前面临的挑战主要在于随机概率函数的获取、非正态函数的正态化以及荷载组合系数的优化。介绍了基于概率论的多种灾害作用下桥梁的设计框架、用失效概率理论进行多灾组合以及生命周期风险评估方法等。针对多灾害桥梁设计方法的发展进行了展望,需不断完善桥梁极端事件极限状态公式,着重考虑多种极端荷载的时变特性和其产生的级联危害。