基于拉压杆件模型的公路桥梁下部结构优化设计研究

研究通过引入拉压杆件理论,对公路桥梁的下部结构进行系统性的优化设计。首先分析了传统桥梁设计中存在的问题。通过建立数学模型,将桥梁下部结构简化为一系列的拉压杆件。通过对比分析优化前后的结构性能,验证了基于拉压杆件模型的优化设计方法的有效性。研究为公路桥梁下部结构设计提供了一种新的思路和方法,对于推动桥梁工程的技术进步具有重要意义。

波动问题中桥梁转体结构等效动力计算模型

研究铁路环境振动在转体桥梁中传播的波动问题时,转体结构的模拟至关重要。精细化建模能够有效提高结果的准确性,但其建模过程较为复杂且求解需耗费大量计算时间。为了提高波动问题的求解效率,基于结构动力学中阻抗等效原则对转体结构复杂几何进行了简化,推导了等效计算公式,建立了等效的动力计算模型,通过将实测的加速度时程作为输入,求解结构振动响应,并结合精细化有限元模型和现场振动试验的结果验证其准确性。研究表明:本文所提出的等效动力计算模型可得到较为精准的响应结果,且求解时间仅为精细化有限元模型的29%。该模型具有建模简单、计算快速等优点,能够为研究转体桥梁波动问题提供一种新的建模思路。

船舶撞击内河桥梁下部结构力学特性研究

为研究内河桥梁下部结构在船舶撞击下的受力特性,依托安康市汉江一桥,开展水平冲击荷载作用下的单桩冲击力室内模型试验,在通过室内模型试验结果验证数值模型有效性的基础上,建立汉江一桥下部结构模型,研究分析其受船舶撞击下的船撞力、位移及损伤特性。研究结果表明:船桥碰撞产生的船撞力可分为直接撞击阶段与残余力撞击阶段,船桥碰撞问题的研究可仅采用直接撞击阶段;桥梁下部结构的刚度越大,船桥碰撞的接触时间越短、船撞力峰值越大;船舶撞击桥梁下部结构不同位置的最大位移变形主要出现在各部件的连接处,桩基的中性点主要出现在桩顶附近与桩身下半段;进行桥梁下部结构防撞设计时,应重点关注桥墩与承台连接处,承台与桩基连接处的强度问题。研究结果可为内河桥梁的防撞设计与相应的规范规程提供参考。

基于高斯过程模型的桥梁时变系统地震易损性分析

桥梁在长期服役过程中面临的氯离子侵蚀作用会导致材料性能退化,进而影响桥梁结构的抗震性能。准确评估服役桥梁的抗震性能可以有效保障和提高桥梁结构的安全性,因此开展考虑时变效应的桥梁地震易损性分析非常必要。考虑到地震易损性分析涉及大量的动力时程分析,计算效率很低,故采用高斯过程模型取代耗时的动力时程分析,旨在提高地震易损性分析效率。以一座三跨连续梁桥为例,探究氯离子侵蚀作用下桥墩材料性能的退化规律,建立纵筋、箍筋以及保护层和核心混凝土材料性能退化时变曲线;基于高斯过程模型和联合概率地震需求模型,建立桥梁系统在不同服役年限下的易损性曲线和曲面。结果表明:(1)氯离子侵蚀作用明显降低了桥墩钢筋混凝土材料的强度;(2)氯离子侵蚀作用明显提高了高等级损伤的桥梁地震易损性,结构更容易发生高等级损伤。

铁路桥梁下部结构钢筋BIM模型创建程序研发及应用

2013年起,铁路行业BIM技术落地应用进入快速发展的时期,桥梁专业设计还需手动创建下部结构三维钢筋模型,严重制约实际生产,亟需程序研发,解放劳动力。针对这一现状,结合有关标准、BIM和C语言技术,对Bentley软件原有功能进行二次开发,并总结西康高铁应用实例。结果表明:(1)下部结构配筋程序研发完成,性能和扩展性良好,已应用于多条长大干线铁路;(2)该程序极大提高了模型创建效率和属性信息传递的准确性,从根本上改变了三维模型手动添加属性困难的现状;(3)程序满足深化设计需求,准确生成二维图纸并统计工程量,校核设计成果,提高设计质量;(4)信息模型能够在工程建设多阶段实现共享流转,提升工程建设质量和水平。

基于桥梁拼宽加固的结构优化研究

桥梁拼宽加固是桥梁工程中的一项重要任务,并有着广泛的实际应用需求。本文首先介绍了关于桥梁拼宽加固的理论基础与技术概述,包括其必要性,现有理论,以及技术发展趋势。接着,我们着重提出并深入探讨了桥梁拼宽加固的结构优化设计理论。这个理论框架不仅包括了结构优化设计的基本方法,同时也提出了一个基于结构优化设计的拼宽加固策略,并对此进行了模型构建和仿真分析。最后,我们将优化后的拼宽加固策略进行了详细的解释,并以此为基础在实际工程中进行了应用,通过实践证明了结构优化设计在桥梁拼宽加固中的卓越表现。优化后的拼宽加固策略在几个实例工程中的成功应用,充分验证了其可行性和有效性。希望本研究结果可以对桥梁拼宽加固工程的实践有所贡献,并对未来的研究提供有益的启示。

大学生结构设计竞赛大跨桥梁结构模型设计

文章以第十四届全国大学生结构设计竞赛东莞理工学院二等奖作品为例,结合竞赛赛题“变参数桥梁结构模型设计与制作”要求,参考工程中常见的桥梁结构形式,完成了大跨度桥梁结构模型的初步设计。接着运用Midas/Civil进行建模计算,对模型结构的杆件受力和变形情况进行计算分析,验算模型结构的承载力,基于计算结果对模型结构进行优化设计,在确保结构的强度、刚度和稳定性满足要求的同时,提高模型的荷重比。最后,通过加载试验对仿真分析结果进行验证,为实际工程大跨度桥梁的设计优化提供参考。

桥梁结构振动试验相似模型的设计及校验

以32 m简支箱梁桥为原型,以10∶1为几何缩尺比,设计制作了简支箱梁桥模型。依据弹性力相似律推导了原型桥与模型桥间的相似关系,在以桥梁结构振动为研究目的的情况下,通过有限元数值分析以及试验研究两种方式,探讨了该相似关系在原型桥与模型桥间是否适用。研究结果表明:有限元数值分析得到的原型桥与模型桥间各物理量比尺与理论推导各物理量比尺基本吻合;桥梁相似模型实测数据与有限元数值分析数据存在差异,但整体上大致吻合;依据弹性力相似律推导的相似关系在原型桥与模型桥间适用,但对于复杂桥梁结构模型还需做进一步的验证。

液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用大型振动台模型试验研究

大型振动台模型试验是目前研究土 -结动力相互作用的一种极其有效的手段。以 1976年唐山地震中倒塌的胜利桥为原型 ,开展 1∶10模型的液化场地桩 -土 -桥梁结构动力相互作用大型振动台模型试验研究 ,很好地再现了自然地震触发地基砂土液化的各种主要宏观震害现象 ,并且模型桩的试验破坏状况与其原型的实际震害情况也比较吻合。主要介绍有关此次大型振动台模型试验的相似设计、操作技术及试验结果等方面的若干关键科学问题 ,以飨同仁。

基于响应面模型修正的桥梁结构损伤识别方法

及时、准确地发现桥梁结构的早期损伤,避免桥梁结构的突然破坏或倒塌,无疑具有重要的理论意义和重大的社会经济效益。文章提出基于响应面模型修正技术和单元模态应变能损伤指标的结构损伤识别方法,通过简支梁室内模型试验来检验方法的有效性,进而以下白石大桥为背景,通过数值模拟方法基于响应面模型修正和单元模态应变能指标进行下白石大桥支座损伤识别。结果表明:单元模态应变能损伤指标对开裂损伤和支座损伤具有较好的敏感性,可识别出多损伤位置和损伤程度,具有应用到实际工程结构进行损伤识别的潜力。

轨道结构与桥梁共同作用力学计算模型的研究

轨道结构与桥梁共同作用的力学计算模型是解决轨道纵向位移阻力与梁轨相对位移相互作用计算问题的关键。本文采用平面杆系建立轨道结构与桥梁共同作用的力学计算模型 ,将轨道结构、梁体、支座、墩台、基础作为整体来考虑。桥梁和轨道的联结采用非线性梁单元模拟 ,其材料弹性模量和屈服应力通过轨道纵向位移阻力与梁轨相对位移关系的双折线化确定 ;同时为考虑梁跨挠曲对无缝线路钢轨受力的影响 ,梁跨高度采用刚臂模拟。通过对梁轨相互作用模型结构的试验结果和《铁路无缝线路》(1995年修订版 )一书中桥上无缝线路钢轨力的钢轨变形微分方程解计算算例作比较 。

基于子结构的大型桥梁有限元模型修正方法

实际桥梁结构的整体有限元模型修正时自由度和单元数量较多,待修正参数多,有限元模型修正精度和效率低。为了提高有限元模型修正的效率,提出基于子结构的有限元模型修正方法。子结构方法是化整体分析为局部分析的方法,与直接修正大型桥梁有限元模型相比,子结构方法只需要计算每个子结构少量低阶模态,得到整体结构的特征解及特征解灵敏度,形成模型修正的目标方程和灵敏度矩阵,进而缩短模型修正时间。将基于子结构的模型修正方法用于怒江特大桥主桥(上承式钢桁拱桥)有限元模型修正,结果表明:修正后桥梁的前10阶频率与桥梁的模拟实测频率值相吻合,且模型修正时间仅为传统整体方法的56%。

桥梁全壳空间计算模型及其在单片结构桥梁中的应用

以梁杆单元为主体的钢桥传统计算分析方法存在不能准确反映桁架杆件之间和杆件与桥面之间的连接性能，忽略桁架杆件横向尺寸效应等问题。文中提出了全桥全壳空间计算模型，并应用于单片结构桥梁方案的全桥空间计算中。该模型具有通用性，文中的研究有益于寻找钢桥结构行为的仿真分析途径、准确计算具有结构缺陷的现有钢桥的承载能力、真正连接钢桥图形系统与结构分析系统。

桥梁结构地震碰撞问题理论分析模型及试验研究进展

介绍了桥梁结构地震碰撞效应理论分析模型及相关试验研究的最新进展情况。对最近30年来的强地震中发生的桥梁结构地震碰撞损坏现象进行了回顾,评述了已经发展的各种桥梁地震碰撞作用模拟方法,主要分为恢复系数法和接触单元法两类;其中接触单元法又包括线性弹簧单元模型、Kelvin模型、Hertz模型、Hertz-damp模型、改进的Hertz-damp模型以及三维接触-摩擦模型。同时又介绍了有关结构地震碰撞的试验研究进展情况并展望了有待进一步研究的问题。

基于AR-EWT和SSI的桥梁结构模态参数识别

为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题,避免各模态之间的相互影响,提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI的桥梁结构模态参数识别方法。首先,采用AR-EWT将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单一模态信息的单分量信号,并利用奇异值分解(SVD)去噪单分量信号。然后,组装所有测点中包含相同模态信息的单分量信号。最后,利用SSI分别处理各组单分量信号,识别结构的自振频率、阻尼比和振型。ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果表明:所提出的AR-EWT结合SSI的模态参数识别方法可避免直接利用SSI识别模态参数时存在的系统定阶问题,提高模态参数识别效率;ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果与直接利用SSI的识别结果、有限元分析结果基本一致。

基于三维实体和空间梁模型的桥梁空间结构计算仿真

空间实体模型和空间梁模型在桥梁的计算分析中都有较广泛的应用,以澳门—凼仔第三大桥正桥部分的空间三维仿真分析为例,分别采用上述两种方法进行了对比计算分析.结果表明:两种模型的计算方法有较大的差异,但其计算结果的差别在工程允许范围之内.在此基础上,进一步总结了上述两种方法的主要优缺点.

地下水开采对桥梁结构影响的离心模型试验研究

地下水开采是导致地面不均匀沉降的重要因素之一,而地面不均匀沉降又会对桥梁结构造成较大的危害。通过离心模型试验研究了离心场中地基抽水对桥梁结构物的影响。在自主研制的离心场中地基抽水对结构物影响的模拟和测量系统基础上,测量了抽水过程中粉土地基中沉降的变化以及桥梁结构的变形分布规律,探讨了地面不均匀沉降对刚性桥梁、简支桥梁以及简支连续桥梁的影响规律。试验结果表明,水井抽水的初期非稳定渗流期是桥梁变形发展最快的阶段;减小桥垮长度以及桥面桥墩改用铰连接都可以使得桥面轴向应变减小;地基的水平位移会给刚性桥梁中部带来较大的变形。

非平衡集成迁移学习模型及其在桥梁结构健康监测中的应用

在桥梁结构健康监测与状态评估过程中所获得的桥梁结构数据库常存在间断性异常或缺损,且不同样本分类数据不均匀,难以在信息缺失、数据分布失衡的情况下完成对桥梁结构健康的监测与状态评估.针对这一问题,在改进相似性度量函数的SOM聚类算法和非平衡集成迁移学习算法的基础上,提出了一种改进的迁移学习模型.通过对实际监测数据的分析,该迁移学习模型的分类精度随着目标数据集所占比例的不断增加而提高,验证了该模型的有效性和科学性.

桥梁结构模型试验研究

回顾了铁道部大桥局桥梁科学研究院已进行过的部分典型桥梁的模型试验研究项目，提出了模型试验研究在模型设计、制造、安装和选用材料方面所应注意的一些问题，指出模型试验研究和计算机仿真分析不能互相替代。

基于不同残差的桥梁结构模型修正

由于建模和分析过程中的众多不确定因素,有限元分析预测的响应与实际结构响应不可避免地存在偏差,因此必须对有限元模型进行修正.文中提出了一种基于不同残差的桥梁结构模型修正方法,介绍了频率残差和振型残差的概念,目标函数的确定和设计参数的选择方法.对一根简支梁进行了仿真分析,结果表明该方法简单可行.基于振动测试数据,对一个桥梁工程实例进行模型修正,修正后的桥梁有限元模型的动力特性更加趋近现场振动测试值.