桥面风场时程重构的机器学习方法

获得桥面的高分辨率时变流场对研究桥梁风致问题尤为关键，然而受传感器布设与测量方法等因素制约，难以通过试验直接测得高空间分辨率的流场数据。机器学习是流场表征的有效手段，但是数据驱动的训练方法在已知样本较少时难以获得准确的模型。针对此问题，引入流场时程的人工神经网络方法，使用流体控制方程辅助模型训练，通过增加未知测点处的方程约束提高模型的精度，得到了考虑物理约束的桥面风场时程的机器学习重构模型。以低雷诺数桥面绕流为例，实现了基于稀疏已知测点时程数据的模型训练，得到了较好的效果。结果表明：通过引入未知测点处的控制方程约束，可在较少已知时程数据的情况下，获得更准确的桥面风场重构模型，为人工智能方法在风场实测时程数据中的应用提供了基础。     

钢箱梁大桥桥面铺装温度场有限元分析研究

基于传热学和太阳辐射相关知识,根据气象数据及实测数据,使用ABAQUS有限元软件建立了某钢桥面铺装及钢箱梁的简化模型,并进行数值求解。通过与实测值进行对比可以发现,在准确了解气象参数及材料热物性参数的情况下,该有限元简化模型能准确的模拟桥面铺装及箱梁的温度变化状态,温度计算结果可供桥面铺装养护和维修所参考。     

考虑轨道不平整影响下城市轨道交通PC连续梁的冲击系数研究

依托城市轨道桥梁中一座三跨预应力混凝土连续梁桥开展实桥动力学试验,测试得到跨中动挠度时程曲线,建立了轨道列车-桥梁耦合有限元模型,通过与实测数据对比,验证了有限元模型的有效性。基于车桥耦合有限元模型,开展考虑轨道不平整度及桥梁跨径的双参数影响下冲击系数研究,分析后发现:实际测量得到的冲击系数较我国铁路规范值偏大;不平整度及桥梁跨径对桥梁结构的冲击系数影响明显,考虑不平整度影响后,冲击系数取值较我国现行铁路规范中规定值偏大;同一跨径下不平整度等级越差,冲击系数取值也越大。     

塔梁固结体系斜拉桥索力温度效应分析与研究

对于大跨桥梁，尤其是缆索体系桥梁，温度作用造成的结构线形、索力和应力应变的变化显著，需要重视温度对结构自身的影响。以某塔梁固结体系斜拉桥为例，基于大桥温度和斜拉索索力监测数据，研究了温度对此类体系斜拉桥斜拉索索力的影响。通过温度变化和代表性斜拉索的索力的相关性分析，发现中跨代表性的3根索的索力均与温度变化呈负相关性。对比温度引起的实测索力变化与有限元计算结果，发现监测索力和有限元的计算结果趋势相同，表现为短索受温度的影响较大，中长索、长索受温度的影响相对较小。     

曲线钢管混凝土组合桁架梁桥车桥耦合响应分析

为研究曲线梁桥在匀变速车辆作用下的车桥耦合效应，以干海子特大桥第1联为研究对象，通过建立二轴七自由度车辆整车模型，采用有限元分析方法，分析了匀变速行驶车辆加速度、桥面不平度、车辆离心力等参数对曲线钢管混凝土桁架梁桥动力响应的影响。研究结果表明：匀加速行驶状态下曲线钢管混凝土桥梁动力响应得到增强，桥梁外弧侧扭转趋势加大；匀加速行驶车辆加速度、离心力、桥面不平度对桥梁结构影响较大；桥面不平整度能够显著影响结构竖向动位移响应；曲线桥梁考虑离心率作用能够更加准确反映结构真实响应；匀加速车辆作用下该桥梁结构动位移冲击系数为匀速车辆状态下实测值的3～4倍，为规范取值的6～9倍；由于桥梁结构存在某一特征速度使得结构达到共振效应，各种动力响应在此速度处发生由增大到减小的突变。     

基于车致桥梁响应和L1正则化的损伤识别研究

桥梁损伤识别是典型的反问题,通常需采用正则化手段求解。基于L₁正则化的损伤识别方法能很好地利用损伤所具有的稀疏性,在桥梁监测领域得到了广泛的应用。此类方法通常利用频率和振型的变化作为判断损伤的依据,然而实际测试中可获得的频率阶数有限、振型测试精度低,严重影响其效果。采用移动荷载激励下的桥梁动力响应,提出一种基于有限元模型修正技术和L₁正则化的损伤识别方法。首先,采用数值算例系统比较局部损伤导致的桥梁频率变化与车致桥梁动力位移-时间曲线面积变化情况,结果表明相比于频率变化,车致桥梁动力位移-时间曲线面积的变化更适合用于损伤识别。其次,提出基于有限元模型修正技术和L₁正则化的桥梁损伤识别方法。将桥梁有限元模型中的单元刚度折减因子作为待修正参数,以模型计算和实测车致桥梁动力位移-时间曲线面积的差值最小为目标函数,并引入L₁正则化优化求解,识别桥梁损伤。然后,采用包含单损伤和双损伤工况的简支梁和连续梁数值算例,验证所提方法的有效性,并分析测试噪音、移动荷载速度不均匀和桥梁刚度分布不均匀对识别结果的影响。最后,制作移动车辆和简支梁桥的试验模型,进行移动荷载试验。研究结果表明：提出的损伤识别方法能够较准确地识别桥梁单损伤的位置和程度,但随着损伤数目的增多,其有效性有所下降。     

基于ANFIS的环境激励下桥梁结构应变响应预测分析

为准确预测复杂环境荷载作用下混凝土连续梁桥结构应变响应，基于结构健康监测系统长期实测数据，分析桥梁结构温度场变化规律，进而基于主成分分析及自适应神经网络模糊推理系统，建立桥梁结构温度场与桥梁结构应变响应的复杂非线性关系。首先，利用小波分解技术分离环境荷载及车辆荷载作用下的桥梁结构实测应变响应；然后利用平行坐标轴，分析混凝土连续梁桥结构温度场变化规律，并利用主成分分析提取结构温度场实测温度数据主成分；最后基于自适应神经网络模糊推理系统，以应变测点处温度数据、桥梁结构温度场实测温度数据主成分和采样时间点数据为输入数据，分别建立不同输入变量组合与应变响应的复杂非线性关系，并对比分析不同工况下结构应变响应的预测精度。结果表明：桥梁结构各测点处实测温度数据变化趋势基本一致，同侧测点实测温度数据高度相关，但桥梁结构上、下表面测点温度变化存在明显差异，仅考虑应变测点处温度变化，难以准确预测桥梁结构应变响应；当考虑桥梁结构温度场变化时，能更精确地建立温度与应变响应之间的关系模型，进而基于实测温度数据准确预测桥梁结构应变响应；当缺乏结构温度场实测温度数据时，将采样时间点作为反映桥梁结构温度场变化规律的参数，可取得较好效果。     

移动轴载作用下路面沥青层动态响应模量主曲线研究

路面沥青混合料层的模量是路面设计的必要参数之一，为定量分析现场沥青层的实际模量特性，提出了一种由现场实测应变数据出发，确定沥青层动态响应模量主曲线的方法，实现了对沥青层现场动态特性的精准表达。首先，实测了柔性基层、半刚性基层2类典型沥青路面不同温度及轴载移动速度下的沥青层动态应变响应；其次，以实测应变波形为基础，分析了不同加载工况下的现场沥青层加载频率特征；最后，基于实测应变值，利用有限元模型反演得到沥青层的动态响应模量，结合沥青层加载频率，建立了沥青层动态响应模量主曲线，并进一步对该主曲线的可靠性进行了验证。研究结果表明：沥青层内部加载频率与轴载移动速度呈正比，且与温度正相关；沥青层现场动态响应模量值随温度升高显著减小，随轴载移动速度增大而增大；结合加载频率及响应模量反演结果，可利用Sigmoidal模型很好地拟合得到沥青层响应模量主曲线；验证结果表明，该主曲线可较为准确地预估其他温度及轴载移动速度下的沥青层响应模量值。所提出的确定沥青层动态响应模量主曲线的方法可为其他试验路应变实测数据的处理提供参考。     

轨道交通桥梁运营期桥面线形监测数据分析

轨道交通桥梁活载具有单一、变化幅度小等特点,为合理有效评价桥梁结构在运营期是否安全,通过在桥面安装线形监测系统对梁桥面线形进行连续观测.结合轨道交通桥梁桥面线形具有明显的温度长周期效应及活载短周期效应的特点,将桥面线形进行解耦,分解为温度效应线形及活载效应线形,与有限元分析结果进行对比,发现测量值与分析值吻合程度高,且稳定性较好,因此选择单列轻轨列车通过桥梁的线形峰值作为桥面线形阈值报警系统的计算基准值,实现桥面线形监测的实时、自动化报警功能.     

某T形刚构桥体外预应力加固效果评价

该文对某T形刚构桥体外预应力加固效果进行评价分析,首先依据桥梁竣工图纸建立有限元计算模型,分析研究桥梁结构在各类荷载组合作用下的应力与变形;然后根据加固设计方案,对比分析T构施加体外预应力前后的正应力、主应力、变形及强度验算。计算表明:体外预应力加固技术能有效增大T构截面的应力储备,控制T构悬臂端变形;加固后T构的静载试验结果表明实测桥梁刚度大于理论计算值,实测悬臂段挠度小于理论计算值;长期健康监测结果表明桥面标高稳定,牛腿处下挠趋势减缓,桥面线形较平顺;理论分析、静载试验和长期监测结果验证了体外预应力加固技术的可行性与有效性。     

桥道系结构形式对中承式钢管混凝土拱桥受力影响分析

在分析中承式钢管混凝土拱桥常用桥道系结构形式特点的基础上,首次提出一种新型的桥道系结构形式———简支连续组合桥道系,并运用大型结构有限元分析软件MSC Nastran进行数值仿真计算,研究不同桥道系结构形式对桥梁结构静、动力特征的影响。通过对比分析发现:不同桥道系结构形式对钢管混凝土拱肋的受力性能、结构的整体稳定性及动力性能的影响没有显著差异;简支连续组合桥道系较好地继承了简支和连续桥道系的优点,是中承式钢管混凝土拱桥的合理桥道系结构形式。     

沪昆高速北盘江大桥钢桥面板偏移病害数值模拟研究

针对G60沪昆高速(镇胜段)北盘江大桥建设项目,对大桥钢桥面偏移分别进行了支座仿真分析和全桥整体仿真分析,旨在针对桥面板支座具体病害分析其对桥面板温度变化下伸缩变形状态的影响,找出钢桥面板温度变化下伸缩变形中心偏离设计中心的原因,以便对桥面板病害进行处置和强化后期养护管理。仿真分析计算采用非线性仿真分析软件ABAQUS和桥梁专用分析软件MIDAS CIVIL为主进行,通用结构分析软件SAP2000V11.08进行建模校核计算。结果表明:支座硅脂流失、下钢板锈蚀等病害是引起桥面板温度伸缩变形中心偏离设计中心位置的重要原因。建议进行桥面板复位顶推施工前,先完成对重点病害支座的更换工作,尽量使得顶推前各桥面板支座均能满足良好滑动状态,同时建议在加固设计中,提高跨中固定支座的抗剪设计承载力等级,避免跨中固定支座的剪切破坏。     

深圳市某钢桥桥面铺装层温度场有限元模拟研究

该文针对钢桥桥面铺装层早期破坏这一世界性难题,根据气象部门提供气象资料,钢桥桥面铺装材料热物性参数实测值,利用有限元手段,对深圳市某钢桥桥面铺装层温度场进行了模拟计算。结果表明：钢桥桥面铺装层具有较高的温度,高温作用时间长,温度波动大,正负梯度转化快,不同深度处,最高温度的温度滞后现象不明显等特征。相比路面温度场,钢桥...     

大跨中承式钢管混凝土拱桥桥道系合理位置分析

从功能和构造要求及美学的角度系统地论述大跨中承式钢管混凝土拱桥的桥道系相对位置的设置方法,探讨桥道系相对位置对桥梁结构的稳定与振动的影响,并对部分大跨中承式钢管混凝土拱桥的桥道系相对位置进行统计分析。研究表明:将衡量桥道系相对位置的参数c(桥道系距拱顶的高度与矢高的比值)设在0 6左右为合理位置,可使桥梁结构具有较好的横向稳定性和动力性能,并具有较强的美感。     

桥面融雪除冰能量桩热泵系统换热效率现场试验

基于能量桩的桥面工程主动式融雪除冰技术作为一种新型桥面融雪除冰技术，具有环保、节能等技术优势。依托江阴市征存路观风桥市政桥梁工程，开展能量桩供热桥面板的换热效率与热-力响应特性现场试验。在桩基础和桥面板中分别预埋聚乙烯管作为换热管，通过水泵驱动换热管中的流体循环，提取浅层地温能供热桥面板；沿桩身深度方向和在桥面板中布设了温度-应变传感器，用于监测试验过程中相应位置的温度和应变。试验分析冬季工况下，一根20 m的能量桩供热20 m²的桥面板时，流体、桥面板、桩的温度变化以及桥面板和能量桩的热致应力分布。研究结果表明：根据现场试验条件，环境温度为-4℃时，20 m能量桩供热20 m²桥面板可保证桥面板表面温度始终高于0℃，即平均每延米能量桩热泵系统可保障1 m²桥面板不冻结；温度的改变使得能量桩和桥面板中产生热致应力，桩身最大轴向热致应力出现在桩深10 m （50%桩长）处，约为-1.05 MPa，为混凝土抗拉强度（2.0 MPa）的52.2%，桩身最大轴向热致应力的温度响应约为0.205 MPa·℃^-1；桥面板中最大热致应力为0.77 MPa，为混凝土抗压强度（26.8 MPa）的2.9%，热致应力的温度响应为0.086 MPa·℃^-1；能量桩上部受到最大正摩阻力为21.1 kPa，下部受到最大负摩阻力为13.3 kPa；试验结束时桩顶热致位移为-0.239 mm，约0.03%桩径。     

沥青混凝土高温摊铺下钢梁支座体系温度效应

沥青混凝土高温摊铺所引起的钢桥正交异性板结构温度效应备受关注,为研究高温摊铺引发的钢梁支座体系温度效应,依托九江长江大桥的公路桥加固改造工程,采用生死单元法模拟了钢桥面沥青混凝土动态摊铺施工过程,建立了密支座钢梁摊铺温度场模型,结合现场温度监测数据确立了高温摊铺下钢梁节段的温度场时空分布规律,在此基础上,仿真模拟了不同工况下钢梁支座体系的力学响应,并剖析了高温摊铺下支座体系温度效应的影响因素。研究结果表明:沥青混凝土高温摊铺下钢桥面板的温度先急剧上升,摊铺完成约12 min后逐渐下降直至稳定,夏季热拌环氧沥青混凝土(摊铺温度为185℃)摊铺下钢桥面板的最高温度达到96.1℃,钢梁节段的竖向最大温差达到55℃;高温摊铺会导致钢梁支座体系产生较大的支反力,摊铺宽度增大,支反力显著提高,当摊铺宽度超过5 m时,支座最大竖向拉力将超出其承载能力,当摊铺宽度超过8 m时,最大横向支反力将超出支座承载能力;对于纵向有连续固定支座的钢梁节段,纵向连续固定支座数目对竖向支反力和横向支反力的影响较小,但高温摊铺时会产生远超支座承载能力的纵向支反力,支座结构存在安全隐患。研究可为类似钢梁支座体系的沥青混凝土摊铺施工方案设计和支座处置提供理论支撑。     

跨径对水泥混凝土桥面铺装力学性能影响的数值分析

水泥混凝土桥面铺装力学计算分析中,桥梁跨径对铺装层力学响应有重要影响。文章针对跨径长短对桥面铺装力学性能指标的影响展开研究,为桥面铺装力学计算中模型的简化提供理论依据。     

先斜拉后悬索组合梁自锚式悬索桥桥面板浇筑方案研究

以一拟建钢-UHPC组合梁自锚式悬索桥为工程背景，建立全桥空间有限元杆系结构模型，研究了在“先斜拉后悬索”的施工过程中，UHPC桥面板浇筑阶段、UHPC桥面板的分段浇筑方案对加劲梁受力性能的影响。研究结果表明：UHPC桥面板在临时斜拉桥成桥后浇筑，在最终成桥状态下桥面板和钢梁的受力性能均优于在吊杆张拉完成后浇筑和在斜拉-悬索体系转换完成后浇筑；在临时斜拉桥成桥后浇筑UHPC桥面板，先浇筑斜拉索区梁段后浇筑中支点附近梁段，在最终成桥状态下中跨桥面板和钢梁的受力性能均优于先浇筑中支点附近梁段后浇筑斜拉索区梁段。     

桥面铺装层高温效应模拟分析

为研究高温对桥面铺装层正常工作产生的不利影响,以某连续梁桥为背景,采用有限元模拟分析高温下铺装层各层最大剪应力、路表位移随铺装层温度升高的变化规律.结果表明:铺装层温度升高对路表纵向位移影响很大,而路表横向位移、竖向位移变化相对平缓;高温下同步碎石防水粘结层最大剪应力值较大,易出现剪切破坏;铺装层高温效应沿铺装层深度方向不断减小.     

虎门大桥TAF环氧沥青钢桥面铺装技术研究

桥面铺装是大跨径桥梁的关键技术之一,环氧沥青混合料铺装层以其强度高、刚度大、高温稳定性和低温抗裂性能好、抗疲劳性能好等优点,已经广泛应用于国内大跨径钢桥面铺装。结合虎门大桥应用TAF环氧沥青混合料进行钢桥面铺装的工程实际,总结了TAF环氧沥青混合料在虎门大桥钢桥面铺装中的施工经验。