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.

不确定层次分析法在砼桥梁性能评价中的应用

以不确定层次分析法为基础,应用群判断、集值统计和重心决策理论,根据铁路砼桥梁的结构特点,构造了综合性能影响因素的层次结构,建立了既有铁路砼桥梁的综合评价模型,并将其应用于铁路既有砼桥梁综合性能的评价中,具有一定的实用性.

基于全寿命桥梁性能设计的研究

基于全寿命桥梁设计思想,针对桥梁的使用性能设计、安全性设计和耐久性设计进行研究,分析基于全寿命桥梁性能的设计过程,可为同行提供参考。

应用层次分析法评判混凝土桥梁综合性能

根据混凝土桥梁的结构特点 ,为其综合性能影响因素构造了层次结构且加以标准化 ;并运用层次分析法建立了混凝土桥梁性能的定量综合评判模型 ;通过一实例说明了该评判模型的实用性。

某大型跨海桥梁抗船撞性能分析及设防标准研究

近年来船撞桥事故时有发生,通过合理的风险评估选取适宜的防撞措施对于保障跨航道桥梁安全运营而言具有至关重要的作用。针对某大型跨海桥梁台风期进港船舶数量显著增加的特殊环境,采用JTG/T 3360-02—2020《公路桥梁抗撞设计规范》船撞风险概率分析方法分别计算该桥年碰撞概率和倒塌概率,同时计算台风期及非台风期的桥梁抗撞性能。计算结果表明,距离通航孔距离越远的桥墩,其设防代表船型越低;台风期由于桥区航道流速较高,失控船舶撞击力较大,部分桥墩安全系数较低。

钢筋混凝土桥梁使用性能衰变特征分析

为研究在交通荷载和环境侵蚀因素作用下桥梁使用性能随时间的衰变规律,通过398座钢筋混凝土桥梁的检测数据,采用时空转换法进行数据分析,拟合出桥梁性能衰变模型,得出了桥梁运营期不同阶段桥梁性能的变化特征.

大温差循环下桥梁隔震橡胶支座力学性能劣化及其隔震效果研究

根据加速温差循环理论,简化了温度循环模型,以国内某大温差地区为典型气候案例进行分析,精确计算了加速循环试验方案的加速效率。以天然橡胶支座LNR500-II、铅芯橡胶支座LRB500-II、高阻尼橡胶支座HDR(I)-D420×187为研究对象开展试验室模拟温差循环试验,并对其力学性能进行测量分析。在此基础上,将试验前后的橡胶支座用于某连续梁桥建模,结果表明其减隔震性能也随支座劣化发生改变。对3种橡胶支座的试验以及市级建模分析分析表明,天然橡胶支座对力学性能变化幅度较小;铅芯橡胶支座表现出竖向压缩刚度、等效水平刚度降低,支座耗能能力变差的规律;高阻尼橡胶支座则表现出竖向压缩刚度、等效水平刚度升高,支座耗能能力变差的规律。

外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土桥墩抗震性能分析

为了进一步推广可恢复功能的预制装配式桥梁结构在中、高烈度地区的应用,减少桥墩的震后损伤及修复成本,提出一种外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)桥墩。基于ABAQUS有限元分析软件建立无耗能装置、外置拱形钢板、外置竖直钢板、外置拱形耗能装置的四节段预制拼装CFST桥墩模型,并在往复位移加载作用下对各模型的抗震性能进行对比分析。研究结果表明:外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩具有较好的水平承载力、较高的初始刚度以及较强的耗能能力,与外置竖直钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力提升了约11.9%,初始刚度提升了约2.5%;与外置拱形钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约28.8%、4.6%和13倍;与无耗能装置的预制拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约39.4%、10.4%和18.1倍;外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩在整个位移加载阶段残余位移均保持在1 mm之内,偏移率不超过1%,且损伤集中在拱形耗能装置上,能够实现震后的快速修复。

焊接电流作用下高性能桥梁钢接头性能的演化

埋弧焊过程中焊接电流对焊丝的熔化速度和母材的熔化深度至关重要,也在很大程度上影响焊接接头的性能。研究了热输入恒定的条件下,500 MPa级耐候桥梁钢接头性能的演化规律。利用金相分析、准静态拉伸、示波冲击等材料组织和性能测试手段,重点研究了焊接电流对接头力学性能,尤其是冲击性能的影响。结果表明:热输入控制在25 kJ/cm时,在540~630 A的范围内调节焊接电流,不会明显改变熔敷金属和接头的抗拉强度;电流对冲击吸收能量的影响不明显;焊缝裂纹萌生功基本保持恒定,裂纹扩展功是导致焊缝冲击吸收能量增加的主要因素。焊接电流控制在600 A左右时,焊缝冲击吸收能量较高,同时,裂纹扩展功处于较高水平。

规划航道桥梁抗撞性能研究

为了评估规划航道提升等级后桥梁的抗撞性能是否具备抵抗船舶撞击的能力,文章以白沙大桥为依托工程,明确桥梁抗撞性能分析流程,采用Madis Civil软件建立桥梁有限元模型计算其弯矩及剪力效应值,通过对弯矩及剪力效应值进行强度验算以评估桥梁的抗撞性能。结果表明:当规划航道的等级远高于桥梁所处的原航道等级时,船舶对桥墩的撞击损坏面位于中下部位;白沙大桥在规划Ⅱ级航道等级中受到2000 t的船舶撞击时,其抗撞性能较差,抗剪效应值几乎高出抗弯承载力两倍,无法抵抗船舶撞击时所产生的抗剪效应,对桥墩造成抗剪破坏。

多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震分析

为分析多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震性能,结合某多跨径连续梁拱组合体系桥梁实际工程,采用有限元分析软件建立桥梁的地震动力时程分析模型,并根据振动方程获取桥梁结构的地震响应。研究结果显示:一维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为0.079m;多维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为1.228m。因此可知,多维地震作用下桥梁结构抗震性能更薄弱,进行多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震设计时应兼顾横桥向与顺桥向地震作用的影响。

碳含量对高性能桥梁钢组织结构和性能的影响

研究了低碳和超低碳两种成分500MPa级高性能桥梁钢的成分设计及组织控制对性能的影响。连续冷却的实验表明，在相同冷却速度下，碳的质量分数为0．08％的微合金钢比碳的质量分数为0．04％的微合金钢容易得到更多的板条贝氏体组织。碳的质量分数为0．04％的微合金钢在一定的冷却速度范围内（1～10℃／s）均可得到低碳贝氏体组织，因此有利于大厚度钢板内部的组织均匀性。实验轧制结果显示，两种成分钢的屈服强度均能达到500MPa，并且具有良好的伸长率和低温冲击韧性。20mm厚钢板的断面组织均匀，为以粒状贝氏体和针状铁素体为主的低碳贝氏体组织。

基于UHPC的高性能桥梁结构研究与应用

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高力学性能和超长耐久性的水泥基复合材料,为桥梁结构的创新和高性能化带来了新的可能性.近些年来,国内外学者持续开展了桥梁结构领域UHPC的研究,并不断推动工程应用,取得了长足的进步.本文介绍了作者团队基于UHPC所研发的几种高性能桥梁结构,包括开裂在役钢桥面UHPC加固新结构、危旧混凝土梁桥UHPC加固结构、UHPC矮肋桥面板结构、UHPC大跨径箱梁结构、中小跨径UHPC装配式桥梁结构、UHPC-NC组合装配式桥梁结构、UHPC装配式盖梁结构和UHPC防撞结构等最新研发的结构形式,详细介绍了上述各类结构的特点和优势、理论和试验研究进展、实际工程应用,以期分享UHPC高性能桥梁结构研发和应用经验.

美国高性能桥梁用钢研发现状

介绍了美国高性能桥梁用钢研发现状,包括其组织机构、研发历程、用钢特点以及生产和应用现状,并对其开发的HPS 50W、HPS 70W和HPS 100W系列钢种的化学成分和力学性能进行了对比、分析。

面向未来的高性能桥梁结构研发与应用

为从根本上解决混凝土桥、钢桥及钢-混凝土组合桥中的共性技术难题,并提升桥梁结构的性能与品质,笔者团队以超高性能混凝土(UHPC)为基础,研发了面向未来的高性能桥梁结构体系。介绍了笔者团队研发的4类高性能桥梁结构:(1)钢-超高韧性混凝土(STC)轻型组合桥面结构,其中的STC是钢桥面专用的UHPC;(2)钢-UHPC华夫板轻型组合桥梁结构;(3)单向预应力UHPC薄壁连续箱梁结构;(4)全预制快速架设UHPC城市桥梁结构。通过大量静力和疲劳试验,掌握了各类UHPC桥梁结构的基本受力性能,并建立了计算理论和设计方法。列举了钢-STC轻型组合桥面结构已推广应用于中国的17座钢桥,涵盖了梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等各类基本桥型,典型应用包括湖南岳阳洞庭湖二桥等重大工程。到目前为止,各实桥运营状态良好,钢-STC未出现任何病害问题。综合而言,高性能桥梁结构有望突破现有桥梁中的技术瓶颈,具有广阔的应用前景。

基于性能的桥梁抗震设计中考虑持时的实际地震波优化选择方法

在基于性能的桥梁抗震设计(PBSD)中,是否考虑持时的效应会显著影响到分析结果的精确性。为了将持时与幅值、频谱的影响进行解耦,选择多组匹配同一目标谱的实际地震波和人工波,并使各组地震波的5-95%显著持时服从不同的概率分布,对一座钢筋混凝土连续梁桥进行IDA分析。对比持时与桥梁结构地震需求的相关性表明:持时的均值、离散度及其概率分布对于位移工程需求参数(EDP)影响较小,但对能量EDP以及包含能量项的疲劳破坏和累积损伤参数的概率预计(均值)、离散度及其概率分布影响显著。因此,在PBSD中如采用能量EDP,则必须考虑到所选地震波的持时均值、离散度及其概率分布均要符合工程场地实际的地震危险性。在此基础上,针对基于全概率理论的PBSD,提出一种能够考虑持时均值、离散度及其概率分布影响的实际地震波优化选择方法,能够显著提高分析结果的精确性和计算效率。

高性能Q420qENH耐候桥梁钢焊接试验

文中针对高性能Q420qENH耐候桥梁钢板,进行了母材复验、焊材熔敷金属试验、钢板焊接性试验、对接接头系列温度冲击试验以及典型接头的焊接工艺评定试验,评价和分析了该钢的力学、焊接及耐候性能,为应用于大型耐候钢桥梁制造提供了参考依据。

基于UHPC材料的高性能装配式桥梁结构研发

针对现有装配式桥梁结构中共性的技术难题,提升装配式桥梁结构的性能与品质,笔者团队以超高性能混凝土(UHPC)为基础,研发了具有高施工性能、高使用性能和高耐久性能的高性能装配式桥梁结构体系.本文介绍了笔者团队研发的3类高性能装配式桥梁结构:(1)装配式UHPC箱梁结构;(2)全预制UHPC "π"形梁;(3)全预制钢-UHPC轻型组合"π"形梁.通过大量的试验研究和理论分析,掌握了各类装配式UHPC桥梁结构的基本受力性能,并初步建立了计算理论和设计方法.研究结果表明:(1)等强度承载条件下,装配式UHPC桥梁结构自重可降为传统结构的40～50%,以方便运输,实现大构件快速化架设;(2)因UHPC中钢筋锚固长度仅需10倍钢筋直径,现场各梁间结合部可大幅度缩小,可实现现场零焊接,减少现场作业量,并完全规避节点开裂、渗漏的风险;(3)结构抗腐蚀、抗冻、防渗漏性能优良,基本实现结构设计寿命周期内免维护.综合而言,基于UHPC材料的高性能装配式桥梁结构有望突破现有装配式桥梁中的技术瓶颈,具有广阔的应用前景.

Q500qE高性能桥梁钢断裂韧性CTOD试验研究

针对不同厚度规格的Q500q E高性能桥梁钢母材和焊接接头,在不同温度条件下进行了断裂韧性CTOD试验,旨在系统研究Q500q E高性能桥梁钢母材及其焊接接头的断裂抗力随温度的变化规律。试验结果表明:随着温度的降低,32和44 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性变化不大,但60 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性在温度降至-40℃以下后,有较大幅度的降低;各种板厚的Q500q E焊缝的断裂韧性都比母材低;随着温度的下降,Q500q E焊缝的断裂韧性大幅降低,特别是44和60 mm板厚Q500q E焊缝。说明Q500q E焊缝的抗断性能,尤其是低温抗断性能比母材要差很多。评定结果表明:除60 mm板厚Q500q E母材-50℃时的CTOD值外,其它各种板厚Q500q E母材的CTOD值均在失效评定曲线FAD图的可接受区域内,其断裂韧性值是合格的;32,44,60 mm板厚的Q500q E焊缝,仅有常温及32 mm板厚在-20℃的断裂韧性是合格的,与母材相比,Q500q E焊缝的低温抗断性能较差。所以,对于Q500q E高性能桥梁钢需要进一步加强对焊缝性能的改善研究。

铺装层重铺对桥梁结构性能影响的分析与评估

钢桥面铺装层重铺之后,与原设计相比,结构的状态将可能产生偏移。论文以采用下层浇筑式沥青混凝土GA10+上层SMA10铺装结构替代双层SMA铺装形式的国内某大桥为例,对其重铺前后桥梁的索力、线形及主桥振动进行测试,结果表明上述铺装层的改变对该桥的结构性能未产生明显不利影响,桥梁依旧安全可靠,从而说明当新旧铺装层均为柔性铺装且重量接近,铺装层的改变对桥梁的结构状态影响较小。