基于BIM技术的道路桥梁施工

社会经济的发展推动着道路桥梁建设事业向更高应用水平进步,为满足道路桥梁建设更高效的发展需要,文章借助BIM技术的应用优势对道路桥梁工程进行实际应用并提出优化建议,进而为桥梁工程建设提供更加可靠的支撑依据,助力于国家道路桥梁工程建设的发展。道路桥梁施工建设难点专业性要求高公路桥梁工程通常由水下、边坡、钢支撑、隧道等多个专业学科组成,其形态与构造差异很大,很难保证其材质均一。

中小桥梁检测“轻快准省”

截至2022年底,全国公路桥梁103.32万座,中小跨径桥梁占比84%,量大面广。因设计、施工、养护等过程中的不足,材料自然老化、超重车辆、偶然荷载的破坏作用等,使得桥梁安全面临严峻的挑战,导致旧危桥数量居高不下。然而,中小桥梁的受重视程度和管养水平远不及大型桥梁。根据《公路桥涵养护规范》,中小桥梁以人工目视巡检为主,效率低、主观影响大;结构安全检测周期为5年至10年,成本高、间隔周期过长。

基于多视角信息融合的公路桥梁车辆荷载时空位置识别

针对现有方法在复杂交通场景下难以准确获取桥上车辆荷载时空分布的问题,提出了一种基于多视角信息融合的车辆荷载时空位置识别方法.首先,开发了vadYOLO-StrongSORT模型,可在单视角下同时检测和跟踪车辆;然后,在图像标定和跨视角车辆匹配基础上,采用自适应加权最小二乘法进行多视角信息融合以修正车辆轨迹;最后,结合车辆轨迹和车轴配置,重构车轴荷载的时空位置分布.通过模型试验评估了所提方法在典型交通场景下的性能.结果表明:相较于基于单视角的车辆位置识别方法,多视角信息融合方法在跟踪稳定性、定位精度和抗遮挡性能上有显著提升;变道场景下,所提方法的最高平均定位误差低于2.0 cm,明显优于单视角方法的17.0 cm;多车遮挡场景下,所提方法的车辆捕获率可达100%,而单视角方法最高仅为72.5%;同时,与其他检测跟踪模型相比,vadYOLO-StrongSORT在试验中取得了最高的识别精度.

直接基于位移的非规则减隔震桥梁抗震设计

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥梁为例进行直接基于位移的设计,并建立有限元模型进行非线性时程分析,比较两者结果,验证所提方法的有效性。此外,对比了剪力均匀和墩底弯矩均匀这两种地震力分配方式下桥梁的地震响应。对于各墩采用相同截面尺寸和配筋的减隔震桥梁,当按照该方法进行设计时,推荐采用墩底弯矩均匀的地震力分配方式,该分配方式能更好的发挥材料性能、节约工程造价,但同时应保证墩高较低的桥墩有足够的抗剪能力。

跨海桥梁基础波浪力断面对比与研究

桥梁基础在波浪环境下的施工安全关乎桥梁建设的稳定性,需要给予足够的重视。利用数值模拟手段,基于改进的RNG κ-ε模型,采用VOF法模拟自由液面,在保持相同迎浪断面的情况下,建立圆形、圆端形、矩形和多边形4种不同断面形式桥梁基础受波浪作用的三维数值模型,对比其受力差异,并结合流场数据加以分析。结果表明:相同波浪条件下4种不同断面形式的结构所受到水平波浪力中以圆形结构为最小,矩形结构为最大,其总水平波浪力幅值较圆形结构增大10%左右;桥梁基础结构在波浪的作用下,基础周围会受到绕流作用,使得结构部分位置处的流速增大并出现流速集中现象,在矩形结构周围这一现象最为突出,多边形结构的情况与之类似,而圆形及圆端形结构的流速集中现象则相对较弱;按规范计算得到的等效圆柱波浪力相较于数值模拟结果大23%~29%,按等效方柱计算得到的波浪力相较于数值模拟结果大10%~13%。从工程设计的角度看,采用圆弧形的结构设计有助于减小波浪荷载和削弱桥梁基础局部的流速增大与流速集中现象。

绿道桥梁分类和分级的探讨

公园城市下的绿道建设是车行与慢行、人与自然、人与环境相互协调、共同发展的必然结果,也是编制和完善绿道建设系列标准的工程背景。对比公路、城市道路、绿道三种道路系统的特点,建立绿道对标其他两类道路的等级关系,同时梳理绿道桥梁与其上位规范的关系,形成绿道桥梁的两个分类和四个分级。完成合理的绿道桥梁分类分级,对于构建基于其上的设计、施工、管养等方面的技术标准体系,稳步推进国内首部绿道桥梁地方性标准的编制工作,继而促进绿道桥梁高质量建设都具有重要意义。

D-S理论和Markov链组合的桥梁性能退化预测研究

为准确预测桥梁性能退化,考虑到数据随机性和微小扰动发生状态跳跃,提出了一种D-S(Dempster-Shafer)证据理论和Markov链组合的桥梁性能退化组合预测模型和性能退化率的概念.该模型基于指数平滑(exponential smoothing,ES)方法获得新的预测数据序列,并利用Markov链和D-S理论不断进行优化,从而实现桥梁性能退化的组合预测.实际工程的应用结果表明:性能退化率可以直观地表征在梁性能退化的速度.其次,该模型的平均相对误差为1.54%,较于回归、灰色和模糊加权Markov链模型,精度分别提高了1.11%,0.88%和2.8%,而后验差比值为0.242,小于0.35;模型的标准差为9.021,相比其他模型分别减小了3.978,3.405和7.500,而变异系数为0.109,均小于其他模型,验证了组合预测模型在精度和稳定性方面的优越性,可为在役桥梁结构性能退化预测与维护提供理论基础.

基于EDA统计图量化的桥梁动态监测数据质量评估

探索性数据分析统计图在桥梁健康监测动态数据质量评估中已有广泛应用。为了减少人工观察统计图的主观性,通过近似度量方法实现统计图的量化分析,得到多个指标对监测数据进行快速质量评估。在运营环境激励作用下,桥梁结构动力响应具有短时线性平稳性,近似服从正态分布。以某大跨斜拉桥振动数据为研究对象,首先,绘制样本数据直方图和Q-Q图,通过观察数据分布特征预先判断数据质量,确定优、良和差3个等级。然后,分别通过KL散度和余弦相似度2种近似度量方法对样本数据直方图和Q-Q图进行量化,得到数据服从正态分布程度的指标;通过箱线图检测样本数据全局异常点,得到正常数据占比;统计分析得到量化值和先验质量等级的对应关系,确定以直方图KL散度和余弦相似度为主、以箱线图正常数据占比为辅的数据质量评估标准。最后,取部分数据为验证集,进一步验证所提方法各个指标的合理性,并给出该方法在实际工程上的应用结果。

山区公路中小跨径桥梁设计

为解决山区中小跨径桥梁设计问题,介绍了山区公路中小跨径桥梁设计具有的主要特点,提出了包括桥型方案、孔跨布置、基础形式、上下部结构类型等方面的山区公路中小跨径桥梁设计要点,以期为相关工程提供参考,保证山区公路中小跨径桥梁设计合理性、可行性与经济性。

基于桥梁响应的高速铁路简支梁离心力折减方法

为分析规范离心力计算公式中竖向活载折减系数的理论来源,建立列车-曲线桥-墩系统的空间模型进行车桥耦合振动仿真计算。提出以桥梁动力响应与设计离心力产生的静力响应之比作为竖向活载折减系数的方法,结合反向传播神经网络分析列车车速、桥梁墩高、跨度、曲线半径等因素对折减系数的影响程度。结果表明:车速对折减系数的影响最大,其次为桥梁跨度;竖向活载折减系数反映了列车荷载图式中设计活载与运营列车轴重的差异,折减系数应与列车荷载图式、实际运营列车相匹配;现行规范中竖向活载折减系数公式对中国高速铁路ZK荷载具有良好的适配性,能满足高速铁路简支梁离心力设计的要求。

基于美学视角探索城市桥梁设计的理论与实践--评《城市桥梁美学创作》

作为道路系统的重要组成部分,桥梁的发展历史十分悠久,从古代利用自然条件形成的桥梁到人类精心设计的石桥、木桥,再到现代社会中的钢结构桥梁,其结构设计、建筑用材都更加精巧、优质。同时,桥梁结构的观赏价值也愈发受到人们的重视,尤其在现今社会,越来越多的人开始研究城市桥梁的美学价值,希望将桥梁建设成城市中的美丽景观。本文参考由徐利平编著、同济大学出版社出版的《城市桥梁美学创作》一书,通过研究多个中外桥梁建设案例,对当代城市桥梁的结构设计与美学艺术进行鉴赏,为人们进行桥梁设计提供参考。

城市连续梁拱组合景观桥梁的减震关键技术分析——评《城市桥梁抗震设计算例》

桥梁是城市交通网络系统的重要组成部分,也是城市景观的重要组成部分,可以为城市风貌与形象的建设添砖加瓦。在城市桥梁设计中,采用连续梁拱组合构建景观桥梁的形式十分多见,这种桥梁外形美观、结构轻巧,耐久性、抗震性等性能优良,其中桥梁的抗震性能事关桥梁结构安全,对其减震关键技术进行研究分析十分有必要。

高速铁路大跨度特殊结构桥梁检定评估发展现状与展望

高速铁路桥梁占线路里程比例近半,为跨越障碍专门设计、建造的特殊结构桥梁数量逐渐增多。随着运营时间的增加,如何检测评估大跨度特殊结构桥梁技术状态成为设备管养单位的技术难题。本文通过调研高速铁路大跨度特殊结构桥梁检定评估时面临的问题,结合开通运营前及运营期发现的典型缺陷及病害,在分析高速铁路桥梁结构及服役特点的基础上,开展运营高速铁路大跨度特殊结构桥梁检定评估技术研究,提出适用于高速铁路大跨度特殊结构桥梁的检测技术、检定评估模式以及检定评估内容。项目实践及专家研讨结果表明,高速铁路大跨度特殊结构桥梁检定评估工作宜以动载测试为主、静载测试为辅,以结构变形测试为主、应力测试为辅,以控制杆件和构造的局部测试为主、整体性能测试为辅,可根据其结构特点对关键构造及易损部位开展专项测试。

桥梁裂缝采用化学灌浆材料处理的方法

在桥梁的建设和使用过程中,裂缝是常见的质量问题,为桥梁的后续运行带来了安全隐患。一般来说,在外界的物理及化学作用下,桥梁的部分位置可能会出现裂缝并不断扩大的问题,从而直接影响到桥梁结构的使用寿命和承重能力。同时,桥梁裂缝问题还可能逐渐演变为其他病害问题,如引发混凝土碳化、钢筋锈蚀问题,最终导致桥梁坍塌,危及行人的生命与财产安全。为避免上述情况,应及时对桥梁裂缝进行检查、修复与补强。本文对桥梁裂缝的常见成因进行总结和分类,提出运用化学灌浆材料来处理桥梁裂缝的方法,并对化学灌浆材料的选择和具体处理工艺进行总结。

基于物联网的中小桥梁结构健康监测技术

在中小桥梁结构健康监测过程中,受传感器布置精准度的影响,存在监测结果与实际情况相差较大、监测精度不理想的问题。针对这一问题,结合物联网技术提出中小桥梁结构健康监测技术。通过在中小桥梁结构中布置物联网传感器,采集应变、振动和温度数据;将传感器获取到的数据作为依据,对中小桥梁运营阶段状态参数进行识别;评定桥梁结构承载能力,实现中小桥梁结构健康监测。通过对比实验证明,应用所提监测技术可以获得更高精度的桥梁结构健康参数。将该技术应用到桥梁运维中,可以极大程度延长中小桥梁的使用寿命。

快速化改建工程中大跨径钢箱梁吊装施工对既有桥梁变形的影响分析

在城市道路快速化改建工程施工过程中,经常需上跨既有桥梁、搭接既有桥梁,由于现场环境条件的限制,通常需要在既有桥梁上进行吊装作业,在此类工程施工中桥梁分段重量、吊装设备自量及起吊能力、老桥承载力经过计算及相关经验基本可以确认,但在吊装施工期间对于既有桥梁的结构变形影响,仅仅依靠简单的计算或经验来判断变形量大小、安全与否是远远不够的,吊装施工的复杂性、不确定性以及在不中断交通情况下的动荷载的不可控性,决定了每次施工对结构的影响程度是不一样的。论文以济阳路快速化改建工程1标川杨河桥段为例,在高架桥钢箱梁吊装施工中对川杨河桥原结构变形监测数据进行分析总结,为后续相关环境下的同类工程施工提供一定的参考。

公路桥梁养护改造工程中的古桥保护要点研究

为最大限度地减少工程建设活动对古桥的影响,保护古桥,以省道S202平涉线垂虹桥养护工程为背景,阐述设计、施工中的古桥保护措施,探索桥梁改造工程中的路线布设、桥梁结构、路基路面设计要点以及施工管理要点,为涉古桥区域的工程建设提供参考和设计思路。

基于数据流驱动的BIM技术城市桥梁群监测 系统设计研究

目前,我国先进的桥梁建设技术快速升级,桥梁建设工程蓬勃发展,也涌现出许多造型独特的大型、特大型桥梁。但与此同时,我国的桥梁养护管理水平远远跟不上桥梁建设技术发展的步伐。交通运输部于2005年发布的《公路桥涵养护规范》及住房和城乡建设部于2003年发布的《城市桥梁养护技术规范》,都对桥梁技术状况监测与评估的内容、方法、周期做了相应规定。《公路水运工程试验检测管理办法》对桥梁监(检)测的机具和设备等参数做了明确要求。

纤维增强复合材料加固混凝土桥梁结构研究进展

为总结纤维增强复合材料(FRP)在混凝土桥梁加固中的研究成果,拓宽FRP加固桥梁的思路,推动其在桥梁加固领域的广泛应用,阐述了FRP加固方法的发展及其特点,系统梳理了FRP加固方法在混凝土桥梁的研究进展。根据加固机理的不同,从抗弯加固、抗剪加固、抗压加固三方面加以归纳总结,介绍了几种常见的FRP加固方式、影响因素、破坏模式及其设计理论;分析了当前研究的不足,由此提出了一些可以继续深入研究的问题。结果表明:目前研究较多的有外贴FRP法、预应力FRP技术、表层嵌入法、FRP网格加固技术,其在不同的设计参数和使用条件下呈现出不同的破坏模式;外贴FRP片材容易过早发生剥离破坏,可以通过一些锚固措施提升界面黏结性,其中HB-FRP加固技术的锚固效果最好;预应力FRP加固技术因具有较高的材料强度利用率而展现出良好的应用前景;后续应深入研究FRP加固设计理论,综合考虑各参数对加固结构性能的影响,建立统一可靠且实用的计算模型;应进一步研究既有混凝土加固结构在多因素耦合作用下的长期性能和耐久性能,完善FRP加固混凝土桥梁设计方法和规范体系。

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。