端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点,在混凝土中常加入钢纤维,端钩型钢纤维,作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注,中外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究,而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能,制作4根端钩型钢纤维混凝土梁及1根普通混凝土梁,对其进行受弯性能试验,根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。结果表明:端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似,均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏4个阶段;端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”;端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展,使得纤维混凝土梁变形能力增强;与一般混凝土梁相比,端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高,且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关;基于试验数据,对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化,开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正,极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ,经修正计算值可较好吻合试验值。

基于主线不停运的城轨支线独立运营改造方案

研究目的:针对大型铁路枢纽接入已运营轨道交通线路引起的既有线改造问题,为满足铁路枢纽与轨道交通连接线(支线)施工期间主线正常运营不受影响,对改造涉及的运营组织与接轨方案进行系统研究,并对土建、轨道、接触网、环网与动照、信号、综合监控与通信系统等的改造及影响进行深入研究,在统筹考虑实施难度、投资与工期的基础上,提出实施风险最小、技术最合理的改造方案。研究结论:(1)既有高架车站与区间改造影响范围较小且相对可控,可以实现主线正常运营情况下新建独立运营支线工程;(2)为最大程度保障主线运营不受影响,在现有技术水平条件下,应尽量避免在运营天窗期进行各类信号光电缆的割接;(3)支线独立运营方案,应尽量采取措施将新建支线与主线相连、轨道相通,以利于车辆检修与维保,并增加运营的灵活性;(4)桥梁浇筑与平移施工临近既有线,实施阶段应进一步完善工艺衔接与交叉施工统筹,增加既有线安全保障;(5)本研究结论可为类似工程提供参考。

无砟轨道对不同地形下简支梁桥地震反应的影响

研究目的:为研究CRTSⅡ型板式无砟轨道系统对多跨简支梁桥下部结构地震反应的影响,以32 m简支梁桥为研究对象,分别建立线桥一体化模型与单墩模型,采用反应谱法研究3种典型地形条件下轨道纵向约束效应对桥墩地震反应的影响规律。研究结论:(1)跨越平坦地形时,受轨道系统与端刺的影响,线桥一体化模型的墩底内力呈边界处小、中跨大的抛物线型分布,与单墩模型相比,中跨区域的桥墩处在地震反应放大区;(2)跨越V字形地形时,该区域各墩底内力呈现临界墩底内力显著增大、中跨高墩的墩底内力明显减小的U字形分布特征;(3)跨越Λ字形地形时,该区域各墩底内力呈现以中跨矮墩为中心、且其墩底内力显著增大、相邻墩底内力明显减小的Λ字形分布特征,中跨矮墩在抗震设计时应加以重视;(4)本研究成果可应用于类似典型地形条件下的高速铁路简支梁桥的抗震设计。

两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件抗侧向冲击性能有限元分析

目的 研究两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件的抗侧向冲击性能,为该类构件的工程应用提供参考。方法 建立并验证侧向冲击荷载作用下两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件有限元模型,分析了典型构件在侧向冲击荷载作用下的全过程、破坏形态、应力发展、相互作用力时程曲线和弯矩时程曲线等动态响应;研究了冲击能量、冲击冲量、钢材强度、GFRP管厚度以及截面含钢率对构件抗冲击性能的影响。结果 随着冲击能量及冲量的增大,冲击持时和构件弯曲变形增大;提高钢材强度、GFRP管厚度可以改善构件的抗冲击性能。结论 GFRP管对混凝土有较好的约束作用,构件在侧向冲击荷载作用下整体发生弯曲破坏,内部钢骨塑性变形发展充分,构件抗侧向冲击性能优越。

跨走滑断层多跨简支梁桥地震反应特征与参数分析

为揭示跨走滑断层多跨简支梁桥的地震响应规律,以1座4跨简支梁桥为研究对象,基于OpenSees建立了3维动力弹塑性分析模型;采用“分解-叠加”法合成40组跨断层地震动,以多点激励的方式输入到建立的动力分析模型,进行非线性动力时程分析,研究了跨走滑断层多跨简支梁桥在地震动作用下的地震反应特征,分析了断层的穿越角度和穿越位置对跨走滑断层多跨简支梁桥地震响应的影响。结果表明:地震动作用下跨走滑断层桥梁结构会发生剧烈的位移反应;断层穿越角度和穿越位置对桥梁地震反应有显著的影响;地震动作用下跨断层简支梁桥的扭转效应不可忽视。

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。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

钢筋混凝土结构整体承载能力、可靠度和整体抗力系数校准--以简支梁为例

目前,基于构件承载能力极限状态的荷载抗力系数设计法或分项系数法是世界各国土木工程结构设计规范所主要采用的概率极限状态设计方法,目前这两种方法存在两个基本矛盾,需要发展基于结构整体可靠度的整体安全系数设计方法。总结钢筋混凝土结构整体承载力设计值和整体抗力系数的确定方法,将FIB混凝土结构整体抗力系数设计法与结构整体可靠度理论相结合,提出钢筋混凝土结构整体承载能力可靠度和整体抗力系数的校准原理。以双面配筋钢筋混凝土结构简支梁为例,通过非线性有限元分析和蒙特卡洛模拟,校准得到钢筋混凝土简支梁的整体承载能力可靠度和整体抗力系数,研究发现钢筋混凝土简支梁的整体承载力可靠指标总体大于构件承载力可靠指标,且整体可靠度指标和构件可靠度指标均远大于目标可靠度指标,表明《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50058—2018)的目标可靠度指标有较大提升空间。

预应力效应对中速磁浮线路简支梁车-桥耦合振动响应的影响

以长沙磁浮线路简支梁桥为研究对象,建立考虑不同预应力效应的磁浮线路简支梁桥车-桥耦合振动模型,分析预应力效应对中速磁浮线路车-桥耦合振动响应的影响。结果表明:预应力效应的变化对桥梁动力响应影响明显,预应力增加显著加剧桥梁竖向振动加速度,预应力由0.67P0(P0为张拉控制应力)增加到1.33P0时,桥梁跨中竖向最大加速度从0.21 m/s^(2)增至0.44 m/s^(2);车速增加会加剧预应力效应的影响,对桥梁竖向振动加速度的影响尤为明显,车速由20 km/h增加到200 km/h时,在1.00P0作用下,桥梁跨中竖向最大加速度从0.15 m/s^(2)增至0.76 m/s^(2);箱壁局部变形对车-桥耦合竖向振动响应有显著影响,预应力导致的箱壁局部变形不可忽略。

一种双简支―悬臂梁反共振隔振器设计分析与试验

[目的]为探究三元件型反共振隔振器的实现形式,提出一种由一根悬臂端含质量块的双简支-悬臂梁与一根双支撑梁所组成的机械装置(BAVI)。[方法]首先,分析双简支-悬臂梁的动态特性,推导其阻抗方程;然后,根据驱动点阻抗函数综合其低阶模型是单惯容与单弹簧二元件的串联结构,并解析低阶模型的等效参数;最后,通过装置试件设计与试验,验证其反共振特性和理论方法有效性,并在此基础上分析装置刚度特性及不同阻尼形式的效果。[结果]结果表明,当跨度比共振隔振器结构,具有“高静低动”刚度特性;在双简支-悬臂梁上采取阻尼措施后,可实现隔振区传递率以最大速率衰减的同时抑制共振峰的效果。[结论]所提机械装置证明了三元件型反共振隔振器的可实现性,提供了一种简易可行的工程结构。

铁路桥梁大节段预制胶接拼装简支箱梁施工

随着铁路交通的快速发展,桥梁建设面临着工期缩短、成本控制和质量提升的需求。大节段预制胶接拼装技术作为一种创新方法,通过预制箱梁的大节段装配和胶接方式,有效地提升了施工效率和桥梁质量。本文详细介绍了该技术在某铁路特大桥项目中的应用,包括节段梁的设计、预制、悬挂施工、定位及拼装等关键技术环节。实践证明,采用此技术能显著减少现场作业量,缩短工期,并通过精确的施工控制提高结构的耐久性和安全性。本文旨在通过详细阐述大节段预制胶接拼装简支箱梁的设计与施工过程,为铁路桥梁建设提供创新方法与实践案例,以供业界参考和借鉴。

列车激励下UHPC简支箱梁桥面板局部振动研究

基于现场试验分析高速列车激励下32m简支PC箱梁的局部振动行为。建立车-轨-桥耦合振动分析模型,计算梁体不同位置的加速度响应,与实测结果进行对比验证其可靠性。采用数值方法研究56m简支UHPC箱梁的局部振动特性,对比不同滤波条件下两种箱梁的振动响应,分析车速对局部振动的影响规律,讨论车桥高阶共振机理及其对行车安全性的影响。研究结果表明:梁体不同位置均表现出局部振动特性,顶板中心和翼板边缘最为显著;UHPC箱梁的局部振动较PC箱梁更剧烈;箱梁在特定速度下出现振动较大的现象,与桥面板局部振动模态和列车激励的高阶共振有关;PC箱梁的局部振动受第6和第7共振速度带影响较大,UPHC箱梁受第3、第6和第7共振速度带影响较大。

考虑场地液化的简支桥梁振动台试验研究

为了探究简支桥梁在可液化场地条件下的倒塌机理,结合实际震害调查,并对量大面广的简支桥梁进行了模拟液化场地下的振动台模型试验,采用持续增强的白噪声和正弦波作为激励,研究了简支桥梁在可液化场地条件下的倒塌机理。结果表明,振动台试验结果能够很好地再现液化现象,桩截面峰值应变位置随着液化的逐渐加深而下移,桩基自振频率随场地液化的逐渐加深而持续降低,而邻桩间距的不断增大会导致桥梁倒塌,试验结果与实际震害现象较为接近。研究对桥梁结构在地震作用下的土-结构相互作用具有一定的参考价值,也为现存类似桥梁的地震安全性评价积累了部分试验资料。

洪水作用下高速铁路桥梁动力响应研究

为研究洪水作用对高速铁路桥梁结构动力响应的影响,以两跨不等墩高32 m高速铁路简支梁桥为研究对象,建立洪水作用下桥梁下部结构三维水动力分析模型和桥梁有限元模型,获得桥梁下部结构周围流场分布规律与流水压力荷载,探讨了洪水流速、高度和基础冲刷深度的变化对桥梁动力响应和桩基内力的影响规律。研究表明:(1)不同流速的洪水作用于桥梁下部结构时,周围流场的分布规律总体基本一致;(2)当洪水流速大于3 m/s时,下部结构所受的流水压力对桥梁结构的影响不可忽视,且该压力与洪水作用速度及高度呈正相关;(3)基础冲刷深度对下部结构受到的流水压力影响显著,但当承台裸露后,再增大基础冲刷深度时,流水压力增大不明显;(4)桥梁受到洪水冲击时,桥梁的动力响应随时间变化的总体规律基本一致,其响应具体表现为,墩顶横向加速度在冲击时间1.06 s时达到峰值,墩顶横向位移在冲击时间1.16 s时达到峰值,二者达到峰值后呈周期式迅速衰减,墩顶位移、加速度的峰值和最后稳定值以及桩基弯矩均随着洪水流速、高度的增加而增大;(5)随着基础冲刷深度的增加,桥梁动力响应和桩基弯矩均呈增大趋势,但桩基下部负弯矩区受基础冲刷深度影响更敏感。

孟加拉38 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值研究

研究目的:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为“一带一路”重点工程项目之一,在高架桥上铺设跨区间无砟轨道无缝线路,且高架桥主要采用38 m混凝土简支箱梁。为指导孟加拉38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计,建立轨道-桥梁-墩台一体化仿真分析模型,研究桥墩纵向水平刚度对无缝线路力学性能的影响规律,基于钢轨强度、梁轨相对位移和钢轨断缝限值,提出满足38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路铺设的桥墩纵向水平刚度限值。研究结论:(1)钢轨伸缩力和挠曲力随桥墩纵向水平刚度的增大而增大,钢轨制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均随桥墩纵向水平刚度的增大而减小;(2)采用UIC规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受梁轨相对位移控制;(3)采用中国规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受钢轨强度、梁轨相对位移、钢轨温度变化幅度和机车牵引类型共同控制;(4)采用UIC规范时的桥墩纵向水平刚度限值小于中国规范的规定值,综合考虑钢轨强度、梁轨相对位移、机车牵引类型的影响,钢轨温度变化幅度分别为50℃、40℃和30℃,采用UIC规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取200 kN/cm;采用中国规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取550、250和250 kN/cm;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计提供参考和借鉴。

小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路研究

为研究小半径曲线简支梁桥上有轨电车嵌入式轨道无缝线路的力学特性,根据梁轨纵向和横向相互作用原理,采用有限元法建立三维曲线简支梁桥上嵌入式轨道无缝线路模型,详细分析了钢轨温度、曲线半径、高分子材料纵向阻力和横向刚度对钢轨和桥梁纵、横向受力和变形的影响规律。结果表明:(1)钢轨温度的增加会显著加剧伸缩工况中梁轨横向相互作用,故在进行小半径曲线桥上无缝线路设计时,需要考虑钢轨温度对桥墩横向受力的影响;(2)随着曲线半径的增加,钢轨伸缩力和梁轨纵向相对位移逐渐增加,梁轨横向相对位移和桥梁墩台横向受力则呈现整体减小的变化趋势;(3)当曲线半径大于300 m时,梁轨纵、横向相互作用与直线模型的计算结果逐渐趋于一致;(4)降低高分子材料纵向阻力可以显著减小桥梁墩台纵向和横向受力,对无缝线路力学特性而言,高分子材料横向刚度不是一个十分敏感的参数;(5)曲线半径对伸缩工况和断轨工况的影响较为显著,而对挠曲工况和制动工况的影响相对较小;(6)采用直线模型的计算结果进行钢轨强度和断缝值检算是偏安全的,但在检算小半径曲线地段桥梁墩台横向受力时需要采用曲线模型。

基于加速度模态曲率的桥梁结构损伤评估方法

基于加速度振动信号和弹性薄板理论,提出了一种利用加速度模态曲率定位桥梁结构损伤的方法,并根据模态曲率面积方差比提出用于量化桥梁结构损伤的损伤指数.结果表明,通过简支梁固有频率和一阶加速度模态振型的长期变化趋势能够识别结构损伤;在没有无损工况作为参考时,通过简支梁沿主梁方向的总应变和一阶加速度模态曲率能够准确定位到简支梁的损伤位置,二者的损伤定位结果互相印证,但一阶加速度模态曲率对低程度损伤的敏感性比应变更高;损伤位置处的一阶加速度模态曲率突变会随着结构损伤程度的增加变得越来越明显;拟合出损伤指数与刚度损伤程度的关系曲线,利用两者之间的关系曲线可以对简支梁损伤程度进行量化,且经过验证发现该方法的计算精度较高.

基于深度学习的高速铁路简支梁桥震致损伤预测

基于卷积神经网络,提出了一种快速预测高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤的方法。为得到更多地震动信息,通过连续小波变换,将一维地震动数据输入变换成三维图像输入。通过对比损伤样本库中的结果,验证了提出方法的可靠性,分析了卷积神经网络的不同超参数对预测结果和训练时长的影响,得到了贝叶斯优化后的卷积神经网络超参数组合,对比了不同抗震分析方法得到高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤所需时间。利用优化后的卷积神经网络预测了高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同关键构件的震致损伤。研究表明:初始学习率是影响网络预测准确度的最主要因素,学习率下降系数、最小批次及训练轮数会对网络预测结果造成一定影响。而训练卷积神经网络所需时长主要由训练轮数及最小批次决定。提出的方法对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同构件的震致损伤均具有较高预测准确度,网络结构具有较高的适用性,优化后的卷积神经网络训练耗时更短且对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤预测更准确。研究成果可为震后高速铁路系统震致损伤的快速修复提供参考。

基于摩擦摆支座的高速铁路简支梁桥减隔震效果分析

为研究摩擦摆支座在高速铁路简支箱梁桥的减隔震效果,以24、32、40m典型跨径高速铁路简支梁桥为研究对象,采用MIDAS/Civil有限元软件分别建立传统抗震体系和减隔震体系模型进行非线性动力时程分析,研究桥梁墩高、桥梁跨径和地震动峰值加速度(PGA)等因素对简支梁桥地震响应的影响。研究结果表明:桥墩墩高和截面形式对墩底内力和墩顶位移的减震效果有较大影响,但在5~20m墩高内受墩高的影响更为显著;墩高从5m增加到20m时,墩底内力减震率分别为80%、35%,墩高从25m增加到45m时,墩底内力减震率分别为46%、37%;桥梁跨径对结构减震率有一定影响,但在10%以内;PGA对墩底内力和墩顶位移的减震率总体上影响较小;墩高和PGA对FPB支座位移影响较大,PGA影响更为显著,支座位移增大倍数明显大于对应的PGA增加倍数。

先简支后桥面板连续体系桥面板抗裂性能研究

先简支后桥面板连续体系是一种新型钢混组合结构,在该体系的中支点处设置一定长度的钢梁-混凝土桥面板分离段,可以改善桥面板负弯矩区的受力状态。目前对于该体系桥面板负弯矩区这一薄弱环节的试验研究尚属空白。本研究首先根据实际一座先简支后桥面板连续的钢混组合梁桥,设计制作了两跨1/4比例的缩尺模型,并通过安装、拆除带套筒剪力钉对中支点处的分离段长度进行调节。然后通过在两跨桥面上模拟单轮重轴荷载进行逐点加载试验,研究了分离段长度对桥面板受力状态和抗裂性能的影响。最后对原桥的抗裂性能进行了分析。结果表明,中支点处设置分离段的先简支后桥面板连续体系可显著改善结构的抗裂性能。本研究有助于推广先简支后桥面板连续体系在钢混组合结构中的应用、推动桥梁结构预制装配技术的发展。