基于桥墩历史水痕与气象预报的中小桥水害预测

将中小桥山洪水害作为研究对象,以人工神经网络中的BP网络为工具,将桥墩历史上的数次洪水水痕高程和产生当次洪水的雨量记录作为数据基础,提出一种流量计算和预报既有中小桥水害的方法。这种方法物理意义明确。在计算中小流域流量时,传统的单位线法、推理公式法、铁路设计院法等方法将流域和桥渡看成两个系统,雨量通过"流域"系统后产生流量,流量再通过"桥渡"系统后才产生洪水水位。本文方法将"流域"和"桥渡"看成一个系统,直接建立起输入(雨量)与输出(水位)的数学关系,因此,不需要勘测流域面积、主河道长度及平均坡度等工作,可以节约大量的人力物力。多座桥梁的具体应用表明,本文方法具有较高的准确度。     

基于桥墩水痕采用水位单位线法预测既有中小桥水位

以传统的流量单位线法为基础,提出了一种水位单位线法。结合桥梁墩台上的历史水痕,运用此方法可直接通过雨量推求桥址处的洪水水位,用于既有中小桥检算水位预测。经京广线某桥实例验证此方法的可行性。     

中小桥梁水害实时预警预报研究

为减轻中小桥梁水害带来的危害,本文提出基于流量影响线的中小桥梁水害实时预警预报法:利用历史洪水水痕高程和对应降雨量系列,完成模型标定;将实时雨量系列作为移动荷载组加到已标定模型上,计算实时流量过程线;确定洪峰流量、洪峰水位、洪峰出现时间、高水位持续时间等特征参数,对既有桥梁进行水害实时预警预报。研究结果表明:基于流量影响线的中小桥梁水害实时预警预报法需要参数少,计算简便,预报结果可靠,可以预估洪水灾变可能性及危险程度。其对做好水害预警、合理安排防洪救灾工作具有重要意义。     

修正的桥梁水害水位单位线预警方法研究

通过对常规的几种插值和拟合方法的原理对比分析,选取拉格朗日插值法和最小二乘曲线拟合法对桥梁水害水位单位线预警方法进行修正,提出修正的桥梁水害水位单位线预警方法,并给出具体的应用思路和实例分析。研究结果表明:该法弥补了传统的水位单位线法预警过程中时间跨度大、预警时间和水位精确性低的缺陷,提高了桥梁水害灾情预警的可靠性和准确性,特别是使得无雨量观测资料的中小桥水害预警成为可能,具有较高的实用价值。     

基于曲线拟合单位线法的桥梁水害预测

以传统的流量单位线法为基础,提出一种曲线拟合单位线法的桥梁水害预测新方法。此方法可通过雨量和实测水位,拟合出以水位和时间为记录对象的单位线,可利用计算出的水位单位线推求桥址处洪峰到达的时间。通过实例证明,该方法可用于既有中小桥的水害预测,对桥梁水害预防提供参考。     

基于Hilbert-Huang变换的桥梁损伤预警

基于结构损伤会引起结构状态微小突变理论,利用Hilbert-Huang变换(HHT)的时频分析特性,结合动力测试信号的Hilbert谱和分解后IMF分量中的突变点,判断结构发生损伤的时间,实现对结构的损伤预警。运用该方法对1座3跨钢桁梁进行的损伤预警数值分析结果表明,基于HHT的结构损伤预警方法能够从实测结构反应信号中提取出结构的动力特性与损伤信息,从而准确地预警桥梁结构损伤发生的时刻,且该方法可以面向实时数据,适合在役桥梁结构的健康监测。对该方法抗噪性的研究结果表明,其预警效果随着噪声水平的提高不断下降,但随着损伤程度的增加,该方法对噪声水平的敏感度有降低的趋势。     

识别中低高度桥墩自振频率的冲击振动试验法

在分析既有频率识别方法的基础上,对利用冲击振动试验识别中低高度桥墩频率的方法进行研究.桥墩在白噪声冲击荷载作用下的速度响应频谱非常复杂,往往出现多个卓越频率,如果仅一个卓越频率对应180°相位角,则可明确判定其为桥墩的自振频率,其他卓越频率可能为相邻梁或桥墩的自振频率,可通过分析它们自身响应频谱的方法进行频率认定.如果出现桥墩响应频谱中多个卓越频率对应180°相位角的情况,需要结合相位曲线特征进行频率识别满足相位曲线连续横跨180°线的卓越频率是桥墩的自振频率,相位曲线在其后出现突降的卓越频率仍就是相邻梁或墩的干扰频率.用冲击振动试验法可以对桥墩响应频谱中的干扰频率进行鉴别,准确识别出中低高度桥墩的自振频率.     

桥梁水中墩承台预制施工方法探讨

研究目的:我国大江大河众多,市政、公路、铁路建设中,广泛使用桥梁水中墩施工技术。在国内桥梁施工中,承台一般采用明挖基坑、一般支护基坑、筑岛围堰、混凝土桩围堰、钢板桩围堰、钢管桩围堰、单壁钢围堰、双壁钢围堰、薄壁混凝土围堰、吊箱围堰、套箱围堰、地下连续墙围堰等就地现浇施工方法。通过探索桥梁水中墩承台施工新技术,在安全、质量、进度得到保证的情况下,减低工程成本,促进桥梁建设技术进步。研究结论:桥梁水中墩承台高位预制施工技术在国外已有实例,在国内未见工程实例。通过研究分析,承台高位预制施工技术具有可行性、较好的通用性,施工方法技术先进、安全可靠、具有良好的经济性。通过进一步的优化、试验,承台高位预制施工方法具有良好的应用、推广前景。     

桥墩温差荷载引起的桥上无缝线路钢轨附加力

采用单位荷载法计算桥墩温差荷载引起的墩顶纵向位移。根据梁轨相互作用原理,建立“轨—梁—墩”有限元模型,计算桥墩温差引起的桥上无缝线路钢轨附加力,研究桥墩温差引起的钢轨附加力的分布规律及其影响因素。研究表明:多跨简支梁桥墩温差引起的钢轨附加力的最大压力出现在右桥台处,最大拉力出现在靠近左桥台的边墩处,离桥台越远,钢轨附加力越小;随着墩高的增加,桥墩温差引起的钢轨附加力增大,建议在设计高墩桥上无缝线路时,应考虑桥墩温差引起的钢轨附加力,并与其他钢轨附加力叠加检算钢轨强度和无缝线路稳定性;桥墩温差引起的钢轨附加力,随着桥墩纵向水平线刚度的增加先快速增大,到一定程度后变缓;桥梁跨度对桥墩温差引起的钢轨附加力影响很小;钢轨附加力随着简支梁跨数的增加而增大,但逐渐变缓,当简支梁跨数超过18跨以后,钢轨附加力不再增长。     

基于BIM技术的轨道交通桥梁工程量计算

为了解决轨道交通桥梁工程数量计算中存在的工程量信息传递次数多、效率不高等问题,提出一种基于结构化数据的工程量计算方式,省去了基于二维图纸进行工程量计算方式中的信息传递过程,避免了三维模型成熟度不高或信息缺失造成的数量丢失。具体做法为:采用数量项类型划分、分类计算、混合方式编码等方法,建立构件与工程数量、工程数量与清单的映射关系,可跳过图纸或模型进行工程量计算和工程量清单的输出。在智能京张BIM设计过程中,通过编写桥梁工程数量计算软件进行工程数量的计算和输出,验证了该方法的可行性。     

基于能耗和碳排放的桥梁加固方案评价方法

基于生命周期评价理论,建立基于能耗—碳排放的桥梁加固方案评价方法.通过目的和范围的确定,清单分析,能耗、碳排放及费用计算,结果分析与评价4个步骤,对桥梁不同加固方案的能耗和碳排放以及费用进行定量分析和计算,通过能耗、碳排放和费用综合比较,评价加固方案.运用该方法对某钢筋混凝土桥梁进行4种加固方案的评价结果表明:不同加固方案的能耗和碳排放与费用不成正比,甚至相反;桥梁加固中采用不同加固材料和施工机械时的能耗和碳排放差异很大;应综合考虑费用与能耗和碳排放的影响进行加固方案的选择.     

基于波面分解的跨海桥梁下部结构波浪荷载计算方法

为建立波面与结构波浪荷载之间的直接联系,提出一种基于波面分解的桥梁下部结构波浪荷载计算方法。通过傅里叶变换将波面时程分解为有限个线性规则波的叠加,根据线性波浪理论,将每个规则波的水质点速度、加速度组合叠加,得到波面对应的水质点速度和加速度分布,最后利用Morison方程计算波浪荷载。通过与既有波浪理论、水槽试验和数值模拟结果进行对比,验证了方法的有效性和准确性。研究结果表明:(1)当波高不大时,本文方法得到的水平速度和加速度与波浪理论值吻合良好;(2)基于水槽试验的波面分解,本文方法结果与流速仪实测结果在时域与频域均吻合良好;(3)以一个圆柱桥墩为例,本文方法比数值模拟计算效率高,墩底剪力、弯矩的误差分别为3%、8%左右。     

基于植被生态需水的隧道排水量确定方法研究

隧道地下水大量渗漏易造成洞顶影响范围内生态环境破坏,针对如何确定合适涌渗水量以确保生态平衡问题,引入生态学、农学中有关植被生态需水概念,通过调研分析确定隧址区植被所允许的最大地下水位降深,结合地下水动力学方法以及经验公式,确定隧道涌渗水后地下水达到最大降深时疏干漏斗范围及体积;并通过疏干漏斗体积、涌渗水量以及储水系数关系确定隧道所允许排放的最大水量.结合算例并与实际工程中设计排水量进行对比,在考虑隧址区实际工程地质、水文地质条件情况下,所提出方法计算得出的排水标准与实际工程接近.该方法能够达到隧道工程与地下水环境生态平衡,可为隧道建设提供参考.     

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型.基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量.采用实验设计方法生成数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型.通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数.以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数.基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正.结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型.     

从短期试验结果预测新建预应力混凝土梁收缩和徐变的长期效应

基于计及钢筋配筋率、预应力钢筋松弛等影响的桥梁收缩、徐变长期效应计算式,提出了从梁体混凝土短期试验值推算相应素混凝土在该桥梁工作环境下收缩应变及徐变系数的方法;结合CEB FIPMC90收缩模型与徐变模型思想,得出计算桥梁素混凝土收缩应变及徐变系数的CEB FIPMC90修正公式。理论分析与试验结果比较表明,预测理论值给出了较好的精度。该预测方法,不需做材料的收缩、徐变试验,亦避免从标准环境下试验值推算桥梁工作环境下收缩、徐变可能产生的误差。     

基于多目标优化的大体积混凝土承台冷却水管布置研究

基于多目标优化理论,根据有限元建模分析的结果,确定优化指标,提出一种成本较小、冷却效果好的大体积混凝土冷却水管布置方法,并在甬江铁路斜拉桥主塔承台施工中应用。温控监测结果表明:有限元理论计算与现场实测的温度变化规律基本保持一致,达到了预期目标。该方法为大体积混凝土温控技术提供了一种冷却水管优化布置准则及相关判定依据。     

一种基于动态分析的突变和异常波动预警方法

针对模拟量的突变和异常波动预警,给出一种基于动态分析的、可以应用于各种模拟量的统一预警方法,该方法已被应用于CSM-TH型集中监测程序和智能分析系统中,在多条线700余站现场运行的7年中,收到良好效果,得到用户认可。