公路梁桥支座脱空度预测模型及优化算法应用研究

桥梁支座脱空度是桥梁结构的常见病害,对桥梁的安全性和使用寿命产生严重影响。因此,准确获取支座的脱空信息成为一个重要的研究课题。该研究提出了一种两阶段的支座脱空检测方法,第一阶段,基于柔度矩阵对角差值比指标(flexibility diagonal matrix change rate,FDMCR)实现脱空支座定位,第二阶段采用BP(back propagation)神经网络进行支座脱空度的预测。研究针对单跨简支梁桥和三跨连续梁桥,通过有限元模拟实现了梁桥理论振型、自振频率的获取,并利用激光多普勒测振系统对室内单跨梁桥开展模态测试,获取实测数据,验证了所提方法的可行性。此外,针对单跨梁桥,分析了单目标粒子群优化算法、混合蛙跳算法、人工蜂群算法(artificial bee colony,ABC)优化算法和多目标非支配排序遗传算法(NSGA-II)优化所构建BP模型的效果。研究结果表明,两阶段的方法可以有效地实现脱空定位和脱空度预测,而优化算法则能够提高预测模型的预测效果,尤其是ABC算法在单跨梁桥脱空度预测模型上表现出更低的预测误差,同时基于支座位置属性构建多目标函数能够缓解单目标中各支座预测效果不均匀的问题。该研究对于预测公路梁桥支座脱空度具有重要的实际意义,并为类似问题的解决提供了新的思路和方法。

基于GPR的巷道围岩空区探测及支护设计

为确保地下矿山掘进巷道围岩稳定性,发现前方不良地质体,采用地质雷达对掘进巷道围岩及底板进行空区探测,并对巷道围岩进行不同地应力作用下的稳定性分析,对不同长度锚杆加固后的锚杆轴力进行对比。结果表明:雷达探测的两个区域均出现不同深度的振幅较强反射区;1.5 m锚杆支护作用下围岩最大位移量分别减少39.3%和10.0%,X-有效应力分别增加42.8%和37.5%;1.5 m和1.8 m锚杆支护时轴力变化基本相同。根据同相轴的连续性对异常区进行判断,异常信号为充填不密实区及空洞,采用锚杆锚网喷浆支护。研究成果可以为类似矿山巷道围岩稳定性及支护提供借鉴意义。

弹性支承块轨道结构病害对钢轨竖向位移影响研究

[目的]弹性支承块轨道结构因其具有较强的减振降噪特性,在城市轨道交通中被广泛应用。但弹性支承块轨道结构病害对钢轨竖向位移影响较大,需对其进行研究,以有效整治该类病害。[方法]弹性支承块轨道结构主要病害为支承块空吊和扣件失效。基于上海轨道交通8号线弹性支承块轨道结构,建立了弹性支承块轨道静力学模型,分析了无缝线路和有缝线路轨道在列车静荷载下支承块空吊、扣件失效对钢轨竖向位移的影响。[结果及结论]支承块空吊病害会对钢轨竖向位移产生较大影响。对于无缝线路,无支承块空吊病害时的钢轨竖向位移为1.441 mm;对于有缝线路,无支承块空吊病害时的钢轨竖向位移为1.530 mm。发生支承块空吊时,随着支承块空吊量的增加,钢轨竖向最大位移先增加后趋于稳定。在扣件完全失效情况下,钢轨竖向位移会随着失效扣件套数的增加而成倍增加,有缝线路钢轨竖向位移比无缝线路的大0.056~1.186 mm。扣件刚度折减越少,对其他位置钢轨竖向位移影响越小。

基于振型差值组合指标的桥梁钢托座脱空检测研究

梁式桥梁是我国公路桥梁的重要组成部分。对于具有传递桥梁上部结构力和位移作用的桥梁钢托座,当其发生脱空时会导致梁桥支承边界条件的改变,影响桥梁的正常状态。随着模态测试技术和计算机技术的发展,极大促进了动力学测量法的发展,从动力参数构建脱空敏感的动力指标,引入非接触式测试方法,对于促进桥梁钢托座脱空的检测定位具有较大的研究价值。研究在多种脱空工况下,利用激光多普勒测振技术对室内梁桥模型开展模态测试,并结合数值模拟检验了振型差值组合指标在桥梁钢托座脱空检测定位中的有效性,结果显示该指标能较好地识别出外侧的钢托座脱空。本文的研究可以为现场桥梁钢托座脱空的检测提供理论支撑。

基于振型邓氏相关系数组合指标的桥梁支座脱空检测研究

桥梁支座作为连接梁式桥上下部结构的纽带,发挥着传递力与位移的作用。桥梁支座脱空会给桥梁运营带来安全隐患。研究通过激光多普勒仪,在多种桥梁支座脱空工况下,对室内简支梁板桥进行模态测试,获取了梁板在不同工况下的自振频率和振型信息,引入灰度系统关联度理论,检验了振型邓氏相关系数组合指标在桥梁支座脱空检测中的有效性。结果显示该指标能较好地识别出外侧的支座脱空,为现场桥梁支座脱空检测提供理论支撑,结果以期为类似工程提供参考。

先隧后站隧道施工法对相邻地铁车站基坑支护结构的影响及处理措施

在地铁线路施工组织筹划中,一般先施工车站,后施工区间隧道。当地铁车站基坑开挖晚于相邻矿山法区间隧道施工时,车站基坑支护结构背后土体脱空,将导致支护结构受力形态发生变化,须对支护体系的安全性、稳定性进行计算分析。基于此,文章以西安地区某地铁项目为研究背景,对先隧后站的施工工况进行了理论计算及有限元分析,得出采取在支护结构背后设置反力支撑的措施可以有效地减小支护结构内力,并可以保证基坑支护结构的安全性及稳定性的结论,可为类似工程提供一定的参考和借鉴。

基于支持向量机的水泥道面脱空检测与判定方法

针对高速弯沉仪检测数据的规律和特点,提出了基于支持向量机模型的水泥道面板底脱空检测方法。介绍了高速激光弯沉仪的系统组成及测量原理;对高速弯沉仪和重型落锤式弯沉仪进行了对比试验研究,分析了基于弯沉比的脱空判定方法对高速弯沉仪检测结果的适用性,基于支持向量机模型建立了道面板底脱空程度分类识别模型。结果表明:高速弯沉仪与重型落锤式弯沉仪对道面薄弱区段的识别结果显示较高的一致性;所建立的支持向量机脱空程度分类模型具有较好的综合性能,二分类和三分类均有较高的预测精度。

水泥混凝土路面板下基层不均匀支撑成因分析

基于301国道阿城(刘秀屯)至尚志段、202国道黑河至北安段和221国道哈尔滨至方正等路段基层不均匀支撑水泥混凝土路面板的试验研究,分析了其成因特征和分布规律,提出了局部弱支撑和板下脱空两种类型。

边支承现浇混凝土蜂窝式空心双向板试验

为了研究周边支承的现浇混凝土蜂窝式空心双向板的受力与变形性能,进行了竖向均布荷载作用下4m×4m柱网、板名义厚度为90mm的模型试验,并用弹性有限元法对试验模型进行了分析.试验结果表明,该板受力的全过程可分为未裂、带裂缝工作和破坏3个阶段.边梁跨中位置处板的顶面首先开裂,随后中心位置处板的下面出现裂缝.钢筋的屈服顺序为先支座负弯矩钢筋,后跨中的正弯矩钢筋.板在破坏前,底面的裂缝发展很充分,显示了板具有很好的塑性变形性能,板最后的破坏机构完全符合塑性铰线理论,并有足够的承载力.有限元分析结果表明,板在未裂阶段的理论变形与试验观测结果符合很好.建议现浇混凝土蜂窝式空心板可参照弹性薄板理论进行分析.

基于LS-SVM的油气两相流空隙率测量方法的研究

利用12电极电容层析成像系统电容传感器获取的66个电容测量值,基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法,提出了两相流空隙率在线测量的新方法。该方法用LS-SVM来建立空隙率测量模型。在实际测量时,首先归一化ECT获取的电容测量值,然后将归一化电容值输入已经建立的空隙率模型即可计算出空隙率。实验结果表明:该方法是有效的,避免了复杂耗时的图像重建过程,测量误差在6%以内,测量时间小于0.08 s。

小塘子特宽桥荷载试验与分析方法研究

随着城市交通建设的发展,我国出现了宽跨比较大的城市桥梁。此类桥横向分布效应较常规桥梁明显,以传统的桥梁平面计算程序计算活载作用效应会带来误差。针对一座宽跨比约2.3的简支空心板桥梁进行结构平面和空间加载分析,分别计算加载后桥梁的变形和应力,并与实际加载测量的变形和应力结果进行比较,分析两者的差别,为实际工程提供参考。

地基土支承损失对基础内力的影响

通过对一幢１２层框架结构十字交叉基础与地基土协同工作的三维有限元静力分析，研究了地基土发生支承损失的１０种孔洞设置情况对基础内力的影响。数值结果表明，当孔洞存在于框架基础底面时，会对所在跨基础弯矩产生显著的影响，且随着孔洞尺寸的加大，其影响愈为强烈，但跟着基础底面与孔洞同垂直距离与水平距离的加大，其影响则迅速衰减。同时应当关注的是，在一定条件下，孔洞与基础底面的距离存在着一个临界值或可称之为影响深度，超过此范围则可忽略支承损失对基础内力的影响。

宽窄接缝与CA砂浆耦合伤损对无砟轨道-简支梁桥结构受力性能影响

基于弹性地基梁体理论,考虑宽窄接缝与轨道板之间界面开裂与CA砂浆脱空耦合伤损,建立伤损状态下的CRTS Ⅱ型板式无砟轨道-简支梁桥结构有限元模型,分析宽窄接缝与CA砂浆不同伤损型式和不同位置耦合伤损尺寸在正温度梯度荷载作用下对无砟轨道-简支梁桥结构受力及变形的影响。研究结果表明:宽窄接缝与CA砂浆耦合伤损较宽窄接缝界面开裂或CA砂浆脱空单一伤损型式对结构受力与变形更为不利;当耦合伤损面积超过0.975 m×0.765 m,长度超过0.975 m或宽度超过0.51m时,轨道板拉应力超过其抗拉强度,影响结构的正常使用;随耦合伤损尺寸的增加,轨道板和CA砂浆的垂向位移均显著增大,底座板和桥梁的垂向位移呈微弱减小趋势;宽窄接缝与CA砂浆耦合伤损位于轨道板板边对结构受力和变形影响最大,耦合伤损位于板端次之,耦合伤损位于板角影响最小。

赤泥质催化剂载体的制备研究

用赤泥做主要原料掺杂粉煤灰、膨润土、碎玻璃等制备了用于除尘脱氮柱状催化剂载体材料,考察了材料配比、烧结温度、保温时间等操作条件对材料气孔率和抗压强度的影响,结果表明:烧结温度为(1 025±25)°C,保温时间为1.5 h时制备的材料达到最优,其强度是40MPa^50 MPa,孔隙率是50%~60%。透反射显微镜显示催化剂载体气孔呈圆孔蜂窝状结构。

密布弹簧单元支承模型的水泥混凝土路面板脱空分析

该文对传统块状地基模型进行改进,采用ANSYS建立密布弹簧单元支承的水泥混凝土路面板模型,假设路面板下地基局部脱空和地基初始反应模量不均匀下降,对不同脱空位置和脱空面积下路面板应力应变的变化进行分析。分析得出:当重载作用时,随着脱空区域的扩大,路面板的竖向弯沉及拉应力均会出现不同程度的增加,板角脱空时比板边脱空时的情况更加敏感,板角脱空时路面板的最大拉应力更容易突破极限抗拉强度。

现浇混凝土蜂窝式空心双向板受力性能数值分析

针对现浇混凝土蜂窝式空心双向板的受力性能,利用有限元分析软件ANSYS,进行了非线性数值模拟,分析结果与试验结果吻合较好,证明所建立的三维有限元模型是有效的。利用该模型,分析了现浇混凝土蜂窝式空心双向板的破坏形态以及混凝土强度等级、面层钢筋配筋率、底层钢筋配筋率、面板层厚度、空心率等因素对构件受力性能的影响,为工程设计提供参考依据。

基于支持向量机的隧道衬砌空洞机器识别方法

探地雷达是检测隧道衬砌空洞最为有效的方法之一,但检测数据的解析始终是限制其广泛应用的关键。基于支持向量机的基本理论,文章建立了一套隧道衬砌空洞探地雷达图像的机器识别方法,该方法包括图像预处理、特征提取和支持向量机识别三个步骤。首先,探地雷达图像需经过零时修正、滤波、偏移、增益等预处理以提高信噪比;其次,对图像的时域信号进行分段,在分段信号上提取方差、标准绝对偏差和四阶矩三个统计量作为图像特征;最后,利用已知数据对支持向量机模型进行训练,并用数值模拟和模型试验数据对训练好的支持向量机模型进行测试。结果表明,该方法不仅能够准确识别隧道衬砌和围岩内的空洞,还可以对空洞埋深及横向分布范围做出较准确的判断。

简支空心板梁桥上部结构加固

某简支空心板梁大桥建成后因交通量尤其是超重车辆迅速增加,桥面及梁体出现不同病害,经检测已不能保证安全通行。经过方案比选,采用了将原桥上部的简支受力体系转变为连续体系,以及加强梁体横向联结等加固措施,达到了比较满意的加固效果。

小半径曲线钢箱梁桥顶推施工箱梁横向倾覆稳定性研究

目前曲线箱梁桥顶推施工在工程实际中得到了广泛应用,相对于直线桥,顶推中小半径曲线桥的箱梁受力更为复杂,箱梁体易发生横向倾覆,应该加以高度重视。为此,以一小半径曲线钢箱梁桥为工程背景,应用箱梁横向倾覆稳定系数计算方法,针对施工中最不利工况,在顶推施工过程中的不同阶段悬臂长度与成桥跨数对箱梁稳定的影响,建立小半径曲线箱梁桥计算的有限元模型,初步探讨顶推施工中关键阶段的钢箱梁横向倾覆稳定性。计算结果表明:施工中的悬臂段长度对结构倾覆稳定性有较大的影响,悬臂段越长,稳定系数越小,结构抗倾覆稳定性能越差;随着成桥跨数的增加,远端支座荷载偏心距随之减小,梁体抗倾覆稳定系数增大。

连续梁桥抗倾覆稳定问题分析

随着桥梁建筑水平不断提高,连续梁桥越来越多。其中连续梁桥的抗倾覆稳定性是衡量桥梁质量的重要因素。本文结合新颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)中关于桥梁抗倾覆稳定性的验算方法,利用有限元计算软件,对某高速公路一座分离立交桥抗倾覆稳定性进行了验算和分析。在简述连续梁桥加固措施后,详细阐述验算过程。通过对比原结构与加固后桥梁抗倾覆支反力与稳定系数,验证了加固处理方案的合理性。