斜风作用下风-车-桥非线性分析系统建立

为了从风作用方向的三维模拟和系统非线性2个角度实现风-车-桥系统的全三维高真实度模拟,首先建立斜风荷载处理方法,采用平均风分解理论对桥梁斜风进行分解,形成桥梁斜风荷载,把桥梁风作用方向模拟域由垂直于桥梁纵轴线的二维平面扩展到三维空间;采用矢量合成法则和线性插值方法,依据车辆位置函数确定桥上车辆任意位置和时刻的合成风速,并基于风洞试验获取车辆气动力系数,形成车辆斜风荷载。然后基于已建立的非线性分析系统,融合斜风荷载处理方法,构建斜风作用下的风-车-桥全三维非线性分析系统,并实现动态可视化。最后采用建立的分析系统,对系列风偏角工况下的桥梁空间动力响应和车辆安全进行分析和评价。结果表明：斜风作用下,桥上车辆事故指标值及桥梁位移响应随着风偏角增大总体上均呈现先减小后增大趋势,且极值均出现在非90°的锐角区;基于风向垂直于桥跨方向的假定所进行的桥梁设计和车辆安全性评价结果偏于不安全。     

禹门口黄河公路大桥临时墩设计关键技术

禹门口黄河公路大桥为主跨565m双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,边跨设计无辅助墩。主梁采用全回转桥面吊机双悬臂拼装施工,最大双悬臂长度达200m,边跨需增设临时墩,以提高施工期结构抗风性能、降低安全风险。通过设计难点分析,以施工全过程临时墩受力安全为原则,确定在11号和12号墩边跨侧距塔柱中心160m处设临时墩(由桩基础、钢管墩身、承重梁和横向限位等组成),其高度分别为39.6m和41.3m;临时墩与钢主梁采用临时铰(允许纵向位移)连接;临时墩的锁定和解除时机分别为13号斜拉索二张后和Z18号钢主梁安装后。采用有限元软件MIDAS Civil 2019建立全桥空间模型分析临时墩受力及钢主梁位移,并进行施工过程实时监测。结果表明:临时墩受力安全,结构可靠。     

大件运输车载下考虑强度退化过程的钢绞线斜拉索安全评估

为实现大件运输车载下退化钢绞线斜拉索安全评估，首先，在总结已有研究成果的基础上建立了"微动-腐蚀-疲劳"损伤历程下的钢绞线斜拉索强度退化模拟方法；其次，根据斜拉索运营阶段安全性的内涵，依据可靠度理论建立了大件运输车载下的两层次安全评估方法，两层次安全评估极限状态分别对应于不满足规范要求安全储备的状态及拉索断裂破坏，明确了两层次安全评估目标可靠指标的确定方法；最后，以一个实例分析对所构建的钢绞线斜拉索强度退化模拟方法及两层次安全评估方法的应用进行说明。结果发现：采用所构建的模拟方法可顺利实现对钢绞线斜拉索强度退化过程的模拟，钢绞线斜拉索在腐蚀过程开始之前，其抗拉强度会在微动磨损进程下损失约5%，一般大气环境下，服役30年时抗拉强度退化至初始水平的约72.6%；第1层次安全评估目标可靠指标可选择为3.09，第2层次安全评估目标可靠指标的确定应同时考虑正常运营荷载及年均大件运输车辆授权通行次数的影响；考虑到大件运输车辆通过大跨桥梁时严格交通管制的艰难程度，安全评估过程应考虑正常交通荷载的影响，考虑一般运行状态或密集运行状态活载模型对安全评估结果的影响较小。所建立的两层次安全评估方法可为大件运输车载下大跨桥梁关键构件安全评估提供参考。     

连续斜箱梁桥的统一计算模式

对连续斜支承箱梁的类型进行了完善划分，将各种支承形式所论为两个弹性力矩约束和一个竖向约束，从而将各类连续斜支承箱梁桥的计算统一起来，并给出了具体计算方法 。     

桥梁缆索断面钢丝腐蚀进程差异性试验

为实现桥梁缆索断面内高强钢丝腐蚀进程差异性量化表征，进而支撑该类构件在服役期内的强度退化模拟与承载力评定等工作,以镀锌钢丝缆索为对象，采用旧索构件破除实测与人工加速腐蚀试验相结合的方法，构造相邻层钢丝腐蚀进程差异性指标，研究了实际服役环境下的平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性。进一步考虑缆索断面构造特征及护套可能出现的病害类型，通过捆绑试件加速腐蚀试验，研究试验环境下平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性,护套破损对断面腐蚀进程差异性的影响以及钢绞线内外丝腐蚀进程差异性。研究结果表明：护套整体老化失效时，平行钢丝缆索断面相邻层钢丝总体腐蚀进程差异系数不拒绝正态分布，均值与变异系数分别为0.675 8、0.254 3;实际服役环境下总体腐蚀进程差异系数均值水平更高、变异性更强，腐蚀介质沉积效应对缆索断面钢丝腐蚀进程差异性的影响因破损形态而异；随着腐蚀时间的延长，断面总体腐蚀进程差异性逐渐减弱，钢绞线内外丝总体腐蚀进程差异系数概率分布特征由对数正态分布向正态分布过渡。     

大跨度悬索桥主缆施工温度时变效应研究

大跨度悬索桥对温度场十分敏感,在主缆索股架设过程中这现象表现得尤为突出,通过对悬索桥结构温度时变效应计算理论的研究,给出了温度场布设方案及测试方法。以湖北某大跨度悬索桥为工程背景,对施工期间该桥的温度场进行了实时观测,得出了该悬索桥主塔及主缆的温度场。借助大型有限元计算程序ANSYS,通过对实测数据与理论计算结果的对比分析,验证了提出的温度场布设方案及测试方法的可行性。通过对不同温度场下的结构线形进行实时分析,得出了索塔及主缆索股在不同温度场下的线形及相应的变化规律,据此确定了的最佳调索时机,同时将分析所得的结果直接指导工程实践。结果表明:该方案及方法实用性强、精度高,具有较强的推广应用价值。     

基于回归分析的荷载效率系数优化研究

针对目前大跨度桥梁荷载效率系数取值的不合理,提出了荷载效率系数的优化(降低)问题,并以降低荷载效率系数为目的设计了实际工程的荷载试验工况,通过回归分析方法得出了结构反应(应力、应变、索力等)与荷载效率系数的一元线性回归方程.以一座大跨度PC斜拉桥荷载效率系数的降低优化为例,验证了该方法在实际工程中的有效性与准确性.研究结果表明:分析计算得出的一元线性回归方程高度显著,可以作为有效的预测方程;应当降低大跨度桥梁的荷载效率系数,大跨度PC斜拉桥荷载效率系数可以降低至0.6.     

结构频率和索力指标的拉索损伤快速识别方法

基于结构多阶频率平方变化率,将拉索损伤识别转化为有约束线性最小二乘优化问题,采用迭代逼近法对其进行求解,以实现对拉索损伤的初步识别;运用局部拉索索力指标对初步识别的具有对称位置的可能损伤拉索进行准确定位;通过修正损伤识别模型中系数矩阵A实现对拉索损伤度的有效识别.以某下承式钢管混凝土拱桥为例,通过仿真分析验证了该方法的有效性.结果表明,该方法能够快速、准确识别桥梁拉索的损伤位置,且对损伤度的识别总体精度较高,该方法对于大型对称桥梁拉索损伤识别及健康监测具有较大的工程实用价值.     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

钢管混凝土桁式拱桥简化计算模式研究

在修正钢管混凝土弹性模量的基础上，将钢管混凝土桁式拱桥拱肋等代成闭合箱来计算拱肋内力和位移，在不失结果准确性的前提下，其工作量较其它计算模式大为降低。