钢-混凝土组合梁桥温度场与温度效应研究综述

组合结构桥梁由热工性能差异显著的钢材和混凝土构成，温度效应往往成为控制其设计和应用的关键因素，因此，对其温度场和温度效应进行准确地计算与评估具有重要的科研价值与工程意义。对组合结构桥梁温度场与温度效应开展了综述研究。首先，对各国桥梁规范温度荷载的规定进行归纳对比，讨论不同规范中温度荷载计算方法的特点，总结中国现有规范对全国气候划分的分辨率不足、对日照辐射的考虑不够完善等有待提升之处；其次，对国内外桥梁温度场与温度效应研究的发展与现状进行调研，重点分析中国钢-混凝土组合结构桥梁温度场与温度效应的研究进展，对现有研究的不足进行讨论；再次，提出基于可靠度理论的组合结构桥梁设计温度荷载模型，可使用气象部门统计的温度统计资料，通过MATLAB高效数值模型计算形成组合结构桥梁温度场时程数据，进一步利用极值模型获得桥梁设计的温度荷载代表值，快速、高效地实现对桥梁地理信息、结构参数等因素的考虑；最后，以北京地区典型3跨连续直线组合梁桥为算例，对连续钢-混凝土组合桥梁的温度效应展开研究。提出的基于可靠度理论与MATLAB的钢-混凝土组合结构桥梁设计温度荷载模型，可实现任意地区组合结构桥梁温度场的精确计算并显著提升计算效率。     

基于LSTM神经网络的桥梁损伤预警方法

为准确把握桥梁服役期内的健康状况,提高损伤评估效率,基于泗安塘大桥主桥某年多个测点的车致应变数据,建立了一种桥梁损伤预警方法。首先使用长短时记忆(LSTM)神经网络建立了车辆荷载作用下桥梁不同测点的多输入相关性模型,之后建立桥梁有限元模型模拟有损工况的桥梁状态,并提出损伤评估指标,最后根据损伤评估指标进行桥梁损伤预警。结果表明：采用LSTM神经网络建立的多输入相关性模型能够实现桥梁任意测点间车致响应的高精度预测;基于有限元模拟的车致应变提出的4个损伤评估指标能对假定的桥梁损伤进行明显识别;对泗安塘大桥主桥进行状态评估,4个损伤评估指标均稳定分布在一定的范围内,表明该桥近期没有增加新的损伤;建立了基于多测点的结构损伤评估指标体系,设定同时刻75%及以上的损伤评估指标超限时发出预警。     

基于正则化与B样条曲线的桥梁影响线识别方法

为了快速评估既有桥梁的安全性，研究了基于多源实测信息快速准确识别桥梁影响线的方法。首先利用桥梁动力响应及车辆移动的实测信息，建立影响线识别的数学模型。在模型中引入Tikhonov正则化方法以解决病态矩阵求解问题，通过设置罚函数项以取得较光滑并贴近真实的影响线。然后通过基函数扩展法重构影响线，将其表示为一系列三次B样条基函数的线性组合，从而将问题从识别众多影响线因子简化为识别少量基函数权重系数。为了验证上述方法的可行性，先在实验室模拟钢制试验小车在钢筋混凝土三跨连续梁模型上移动的过程。基于实测布置于梁底的多测点挠度和应变响应时程以及相应的试验车信息，可识别出不同位置测点的挠度和应变影响线。试验结果表明无论是影响线的总体形状还是局部峰值，识别解与基准解均能较好地吻合。该方法还被进一步应用到一座简支现浇预应力混凝土箱梁桥。该试验通过实测检测车过桥期间的桥梁跨中截面若干测点的动应变、动挠度以及车辆重力、实时位置等信息，准确识别了对应于不同车道的挠度和应变影响线。通过对比桥梁静载实测和影响线虚拟加载结果，发现两者偏差绝对值在5%以内。在一定程度上表明了该影响线识别方法具有较高精度，并具备工程应用的良好潜力。     

混凝土桥梁应变监测的时变温度效应分离方法

温度对桥梁应变监测值的影响极大,往往使得荷载引起的应变响应湮没于应变的温度效应中。该文以北京市二环某连续梁桥的监测数据为背景,研究了一种从桥梁健康监测系统的应变监测值中实时分离温度效应的方法。根据对不同季节的温度及应变监测数据进行分析,提出采用时变多元线性拟合方法建立温度作用与应变之间关系的模型。该模型参数随时间动态变化,可长期使用,对在线监测系统中的应变监测值进行实时修正。分离温度效应后的应变仅由荷载作用产生,可用于桥梁结构的预警、荷载识别和安全评估。     

多跨连续梁桥荷载试验及承载力评价研究

以某城市立交的七跨连续梁桥为例,开展了成桥动、静荷载试验。根据静载试验的实测挠度和应变,计算校验系数,确定连续梁桥的实际承载能力;进行行车动载试验,确定连续梁桥的主要参与工作频率成分及实际冲击系数,并将实测冲击系数与数值模拟的冲击系数及按各国规范计算的冲击系数对比分析。研究结果表明:该多跨连续梁桥的刚度、强度及动力性能等均满足要求,桥梁性能良好,实际承载能力符合设计要求。     

山东省高速公路沥青路面典型结构力学响应观测验证

基于路面温度场采集系统和应力应变采集系统对山东省高速公路沥青路面典型结构进行了力学响应观测,并基于实测温度场对路面材料模量参数进行了温度修正,采用有限元法建立了路面结构力学模型,对路面结构在不同车速作用下的力学响应进行了观测验证。结果表明,路面结构实测应变与理论分析结果能很好的吻合,为路面结构、材料在荷载作用下的行为规律研究提供了大量有用线索。     

基于灰色理论悬臂施工中连续梁桥的应力预测与控制

为了探索悬臂施工中连续梁桥的应力变化规律、控制桥梁的未来态势,依据施工中黄沙港大桥箱梁不同控制截面上的应力实测数据序列建立多个灰色GM(1,1)模型,预测桥梁应力随施工进程的发展变化.预测结果与测试结果吻合较好,说明该方法在连续梁桥的施工监控中具有实际应用价值.     

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。     

西宁～澜沧小街桥荷载试验研究

为研究西宁～澜沧小街桥在运营阶段下的承载能力状况与动力特性，对其进行荷载试验。在静载试验中，根据最不利受力原则确定测试截面后，得到4种试验工况，然后拟定加载方案进行相关测点布置。而动载试验中，则是研究试验车以不同速度通过全桥时桥梁的动力响应情况，并将试验所得数据与计算理论值进行对比分析。结果表明，在静载试验中，各工况下的荷载效率系数均介于0.95～1.05,所有测点检验效率系数均小于1.0,相对残余系数均小于20%,说明桥梁的承载能力能满足设计荷载正常使用要求；在动载试验中，桥梁结构动力响应几乎正常，但是实测冲击系数与理论值相近，说明桥面平顺性较差。     

永久性沥青路面试验路力学响应分布的数值仿真

为解决重载交通和复杂环境条件耦合作用下路面结构力学响应计算与实际不符的技术难题,采用永久性沥青路面试验路实测交通荷载、路面结构温度场和力学响应数据,分别构建轴载、路面温度场参数概率分布函数和基于轴载、温度变量的沥青层底最大应变力学响应回归模型。在此基础上,用计算机编程语言基于蒙特卡罗模拟法设计出参数抽样和沥青路面力学响应概率分布程序,建立了针对轴载、温度场参数离散型分布和正态分布特点的随机变量抽样方法,实现了参数输入和基于全年交通组成与温度变化周期的沥青路面力学响应分布的模拟仿真。结果表明,模拟的力学响应分布与工程实测结果一致,均近似服从正态分布。研究证明了通过蒙特卡罗模拟可揭示路面结构在荷载和温度耦合作用下的力学响应规律。     

杨浦大桥钢箱梁疲劳应力监测及寿命分析

针对杨浦大桥钢箱梁,进行了疲劳应力的监测分析和疲劳寿命的预测研究.利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据后,结合雨滴计数法技术,得到日应力谱,并通过相关统计分析得到了标准日应力谱.利用标准日应力谱数据和相关疲劳规范,研究了杨浦大桥钢箱梁的疲劳寿命等问题.研究结果表明,由于车辆荷栽谱或有限元模型均存在大量的假定简化,利用记录的应变(应力)时程数据进行疲劳寿命评估,为准确可靠的研究方法;主梁最容易发生疲劳破坏的部位是各个构造细部,因为在构造细部处往往会产生应力集中,使该处应力远高于构件其他部位;根据相关疲劳规范,杨浦大桥钢箱梁角焊缝具有良好的抗疲劳性能,不会由于疲劳受力而破坏.     

基于分布式光纤感测技术的路基边坡失稳过程试验研究

为了探究路基边坡在附加荷载作用下的变形失稳模式，开发了一套边坡模型试验装置和包含分布式光纤传感技术的测试系统。在边坡内部不同高度植入了应变感测光纤、FBG应变和温度传感器以实时获取边坡模型内部应变分布和发展信息。试验结果表明:基于FBG应变传感器和OBR技术的应变监测数据反映了边坡失稳的过程，与边坡表面位移的观测结果十分一致，根据应变发展信息将路基边坡失稳破坏的过程划分为三个阶段。此外，根据每条监测线路的最大应变位置，定出边坡潜在滑动面的准确位置。     

钢箱梁构件对沥青铺装层应变的影响

从钢箱梁构件角度出发．按平板、板和U肋、无横隔饭的箱梁及带横隔板的局部段箱梁，用有限元方法分忻了相同荷位的荷载在铺装层中产生的最大应变．通过对比了解钢箱梁各构件对铺装层应变的影响程度。     

江阴长江大桥钢箱梁疲劳应力监测及寿命分析

针对江阴长江大桥钢箱梁,进行了疲劳应力的监测分析和疲劳寿命的预测研究。利用实桥布设的应变传感器获取应变时程数据,处理成应力时程数据并结合雨流计数法技术,得到“日应力谱”和“标准日应力谱”。根据相关疲劳规范,研究了钢箱梁的疲劳寿命等问题。结果表明,由于车辆荷载谱或有限元模型均存在大量的假定简化,利用记录的应变（应力）时程数据进行疲劳寿命评估,为准确可靠的研究方法;应变传感器记录分析得到的日应力谱具有相似规律,“标准日应力谱”方法可以有效地处理应变传感器记录的大量实测数据。     

大跨径预应力混凝土箱梁桥温度效应

通过在中部地区某大跨径预应力桥梁箱梁桥典型截面埋设温度传感器及应变计,对箱梁截面温度场及温度效应连续观测,掌握公路大跨径预应力混凝土箱梁桥顶、底板温度分布规律,推出适合中部高温环境下的箱梁温度梯度模式,并将有限元计算值与现场实际温度效应测量数据进行对比分析,证明现场温度梯度推导公式的合理性,进而给出适合中部高温环境地区桥梁温度梯度的合理模式。     

钢-混凝土组合梁桥的温度梯度作用——作用模式与极值分析

为建立适用于钢-混组合梁桥的竖向温度梯度作用模式和取值方法，对一组合梁节段模型开展超过一年的长期温度测试与有限元数值模拟，以温度场分解得到的竖向线性温差和残余温度作为温度评价指标，根据指标达到极值时的竖向温度分布特征建立适用于组合梁桥的温度梯度模式体系。利用气象站23年的历史气象数据计算组合梁桥的长期温度梯度，采用基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型进行温度梯度代表值极值分析。研究结果表明：竖向线性温差和残余温度可反映温度作用在结构产生的次生效应和自生效应，是判断竖向温度梯度模式合理性的有效评价指标；考虑中梁和边梁腹板的日照条件差异，建立了适用于多主梁组合梁桥的竖向温度梯度模式体系，包括了2种升温模式和1种降温模式，对不同铺装厚度和桥面板板厚均有较好的适用性；钢梁形状对各温度梯度模式的影响并不显著，桥面板厚度、沥青铺装厚度对组合梁顶部的温差影响显著，钢表面吸收率则对升温模式1、2中钢梁部分的温差影响显著；在边梁的升温模式2中，钢梁温度渐变段高度与组合梁的悬高比(桥面板悬臂宽度与钢梁高度的比值)有直接关系，当悬高比大于1.51时，钢梁完全处于阴影之中；建立了西安组合梁桥各温度梯度中温差的GP分布模型，计算得到了各温差50年重现期的代表值，通过与中国通规和欧洲规范中的温度梯度模式对比，发现提出的3种温度梯度模式可以更好地包络住组合梁桥中梁和边梁长期运营期间产生的正负线性温差和拉压应力状态，对于中国规范组合梁桥温度作用相关条款的补充具有重要意义。     

混凝土箱梁悬臂施工中温度梯度对标高影响的分析与控制

为研究混凝土箱梁悬臂施工阶段温度变形对成桥状态线形的影响,以苏北地区京杭大运河特大桥混凝土连续箱梁作为工程背景,进行了混凝土箱梁温度场的观测试验.在实测箱梁温度场数据的基础上,将传热学有限元分析结果与实测数据进行了比较.计算值和实测值吻合较好.从而验证了影响施工期间箱梁温度梯度的主要因素是太阳辐射强度和箱梁梗腋高度,定量确定了其与温度梯度之间的关系.研究表明,悬臂浇注施工箱梁温度梯度可以表达为太阳辐射强度和箱梁梗腋高度的函数,将计算温度梯度结果代入最大悬臂状态的计算模型中,可预测温度梯度对各节段箱梁立模标高的影响.     

曲线箱梁桥悬臂施工应力与线形现场测试研究

通过现场监测和数值模拟手段,分析了预应力混凝土曲线箱梁桥悬臂施工过程中的应力和线形变化规律,讨论了曲线箱梁弯扭耦合效应及日照温度梯度对曲线箱梁桥内力和线形的影响。研究结果表明,曲线箱梁两侧翼缘板应力差值、竖向位移差值及箱梁径向位移随着箱梁曲率、墩身高度和悬臂长度的增大而增大;日照温度应力随温度梯度、约束条件和悬臂长度的变化而变化,其量级可能超过结构的活荷载水平,温度对箱梁标高的影响也不容忽视,且温度应力和温度位移具有滞后效应。研究结论可为预应力混凝土曲线箱梁桥的设计和施工提供有益的参考。     

混凝土桥梁应力监测中温度影响的剔除方法

混凝土实测应变由温度应变、应力应变、收缩徐变应变等组成,从中获取反应结构受力的应力应变对桥梁受力评价和施工控制具有重要意义。本文通过分析混凝土应变的组成,基于混凝土应变和温度的同步连续监测数据,提出了以温度应变为主的非应力应变剔除方法,使监测应变能更精确地反应结构的真实受力状态,并以宁波市轨道交通4号线上跨杭深、萧甬铁路工程跨铁路节点桥为例介绍了该方法,从而为结构应力分析和施工控制提供了依据。     

基于主成分分析与支持向量机结合的交通流预测

为提高交通流预测的预测精度和预测速度,提出了用非线性回归支持向量机与主成分分析相结合进行交通流预测的方法。主成分分析用来对交通流预测的预测变量进行特征抽取,用较少的主成分代替原预测变量．将生成的主成分输入到非线性回归支持向量机,进行交通流预测,支持向量机的核参数利用Bayesian推理进行确定。通过对济南市交通数据的实例分析来验证该方法的有效性。结果表明,非线性回归支持向量机与主成分分析相结合进行交通流预测不但可以提高交通流预测的精度,同时还可以降低预测所需的计算量,满足交通流预测的实时性要求,预测精度比目前常用交通流预测方法的预测精度有所提高。