在役公路钢桥剩余疲劳寿命评估方法研究

从在役公路钢桥剩余疲劳寿命研究的必要性出发,对公路钢桥的剩余疲劳寿命的现状进行阐述,结合钢桥疲劳强度的计算方法,总结了目前对于在役公路钢桥剩余疲劳寿命的评估方法,结合相关研究者的研究内容提出了钢桥剩余疲劳寿命系统的建立一般流程,并且详细介绍评估钢桥剩余疲劳寿命时建立模型相关细节,旨在给与在役公路钢桥的剩余疲劳寿命相关的研究者以及相关施工、设计、养护人员提供参考。     

在役公路隧道交通安全性评价技术

考虑到在役公路隧道交通事故多发的特点,在对国内外公路隧道安全性评价进展情况进行系统总结的基础上,通过全面分析影响公路隧道交通安全的设施因素,从隧道平纵线形、洞口条件、路面状况、通风照明设施、交通安全设施等方面编制了可对在役公路隧道开展定性安全性评价的安全检查表。基于风险的理念,围绕设施因素、环境因素和管理因素分别针对高速公路和等级公路隧道建立了运营安全风险评估指标体系,并提出了基于指标体系法的定量评价方法以及隧道运营安全风险分级标准。     

公路隧道机电系统运行风险实时评估技术

为掌握公路隧道机电系统的实时运行状态,确定公路隧道机电系统实时运行风险,基于ISO 31000关于风险的定义,提出了公路隧道机电系统运行风险的实时评估模型。基于公路隧道机电系统设备的数据传输路径及对应使用功能的拓扑结构,提出了公路隧道机电系统使用功能运行状态4种实时辨识模型。基于专家调查法,确定了公路隧道机电系统各使用功能运行风险实时评估权重。在此基础上,确定了公路隧道机电系统运行风险实时评估流程,开发了公路隧道机电系统运行风险实时评估系统。系统应用结果表明:该系统可实现公路隧道机电系统运行风险的实时评估,直观显示被评估系统的运行风险,对运营管理单位实时掌握公路隧道机电系统运行状态,确保公路隧道的安全、高效运营,提高公路隧道服务水平具有重要意义。     

在役公路钢筋混凝土梁的可靠性分析及剩余寿命估算

针对在役公路钢筋混凝土梁的特点,首先预测了一个考虑钢筋锈蚀、钢筋屈服拉力、混凝土抗压强度和粘结力等多个影响因素的多参数抗力劣化模型,并给出了根据实测值对模型进行修正的方法,然后采用了一个时变荷载模型,对在役钢筋混凝土梁的可靠性在后续使用期内的变化进行了分析,并根据可接受的目标可靠度进行剩余寿命估算,最后给出实例结果。     

基于可靠性的桥梁抗剪承载力临界寿命曲线

为建立基于可靠性的在役T形截面简支梁桥抗剪承载力临界寿命曲线,并提出相应的受剪承载力剩余寿命实用预测方法,以设计目标可靠指标降低0.5为受弯构件抗剪承载能力最低可靠指标。在引入抗力简单随机过程模型的基础上,通过计算不同评估基准期与最低可靠指标对应的构件抗力相对折减系数限值,建立了基于抗力折减系数限值的受弯构件抗剪承载能力临界寿命曲线和预测方法。最后,以某20 m简支T形梁桥为例进行抗剪承载力寿命预测,计算结果表明,本文提出的抗剪承载力寿命预测方法简单实用,与基于可靠度的在役桥梁承载能力剩余寿命预测方法是等效的,避免了寿命预测中复杂的可靠指标计算过程,可用于在役桥梁受弯构件抗剪承载力寿命预测。     

老龄桁架桥的检测评估方法

由于现有规范采用的钢桁架桥的检测与评估方法无法满足结构承载力与剩余寿命评估的需要,结合上海市外白渡桥研究一种适用于老龄钢桁架桥的检测与评估方法。首先依据交通调查资料,采用Monte-Carlo法建立交通荷载模型,得出结构的最大内力与疲劳应力谱;然后切取实桥锈蚀构件进行试验,分析锈蚀对结构承载力的影响规律,根据量化的锈蚀程度检测结果计算构件的剩余承载力;最后采用基于断裂力学理论的损伤容限计算方法分析桥梁的剩余使用寿命。对外白渡桥的分析结果表明:该桥有40根杆件、4个节点板的承载力及8个构件的剩余寿命无法满足继续使用的要求。     

公路隧道衬砌裂缝处治技术研究

通过对某公路隧道衬砌裂缝现场调查,结合《公路隧道养护技术规范》进行隧道技术状况类别评定,并基于荷载-结构法对规范推荐的几种典型裂缝处治方法进行分析研究,得到了处治前后的衬砌内力及安全系数。研究表明:衬砌裂缝处治措施均有效的改善了衬砌结构的受力状况,提高了衬砌结构的安全系数,达到了裂缝处治的预期效果。该研究为公路隧道衬砌裂缝病害处治提供了参考和思路。     

老龄钢桥工作状态模拟与疲劳寿命

为评估老龄钢桥的剩余寿命与使用安全，首先要建立能够精确模拟桥梁目前使用状态的工作模型，以准确计算桥梁中疲劳细节应力。在对桥梁所承受的交通荷载进行调查统计分析的基础上，建立能代表真实运营状况的车辆交通荷载谱，以模拟结构所承受的荷载历程。以上海市浙江路桥为例介绍老龄钢桥工作状态模拟、荷载谱模拟与疲劳寿命评估的基本方法。     

盾构隧道结构设计模型综述

基于盾构隧道结构设计中常用的荷载－结构法,对盾构隧道的结构设计模型进行了全面归纳和总结,系统介绍了用于盾构隧道结构设计的结构模型及荷载模式,并分析了各模型的适用条件以及存在的问题。     

基于验算点法的开裂RC桥梁时变可靠度计算

本文总结了桥梁结构可靠度的研究成果,综合考虑了桥梁运营期间,影响桥梁可靠度的各种因素:如荷载效应、碳化深度、钢筋锈蚀、粘结强度退化等。基于验算点法计算原理,编制MATLAB计算程序进行时变可靠度的求解。以福建省某在役开裂RC桥梁为依托工程,计算了该桥时变可靠度,并进行了剩余寿命的求解,根据相关计算结果得到了桥梁结构在运营初期以及结构失效期间时变可靠度下降最为迅速。相关结论也对养护时机的的合理选取提供了参考。     

基于平衡更新过程的既有桥梁车辆荷载效应模型

将不同车辆组成的车队等效成均布荷载,假定车辆匀速行驶于桥梁上,采用卷积公式计算不同车辆连续到达间距及总重的概率密度函数,应用平衡更新过程理论推导车队长度概率函数,依据中国现有车辆荷载统计数据,建立了既有公路桥梁车辆荷载效应模型。该模型通过截尾分布限定其中各参数的最大值、最小值来反映不同交通类型,通过影响线传递函数反映不同桥梁结构形式。研究结果表明：车辆间距、车长、车重及车速的分布是决定车辆荷载效应模型的关键;该模型适用于既有公路桥梁时变可靠性和剩余寿命评估。     

新建铁路路基对下方既有公路隧道的影响研究

随着国内高速铁路飞速发展、各种类型交通网络不断完善，频繁出现新建工程与既有工程交叉、并行相互影响的问题。为此，依托广东省内某高速铁路路基上跨既有公路隧道工程，采用结构力学法与岩石力法相结合的方法对新建路基工程对下方既有公路隧道影响进行了数值模拟研究，引入无限大厚壁圆筒弹性模型推导了两种方法所采用参数的对应关系。分析结果显示:路堑开挖和铁路运营荷载作用会使既有公路隧道结构处于回弹状态，隧道结构安全系数在相关规范允许范围内，即新建铁路路基工程不会对下方公路隧道结构造成安全影响。     

新建铁路路基对下卧公路隧道的影响

为研究新建铁路挖方路基对既有公路隧道的影响,以某铁路客运专线路基上跨某高速公路隧道为依托,通过建立三维有限元模型,分析了开挖过程及运营时列车静载作用下公路隧道结构位移和内力的变化规律。结果表明,随着路堑边坡逐级开挖卸载的进行,隧道结构在竖直方向发生隆起,离铁路路基的位置越近,变形越大;埋深越小,衬砌内力受路堑开挖影响越明显。运营阶段考虑列车荷载时,隧道隆起量有所减少。采用荷载结构法对二衬结构进行内力计算,拱顶处安全系数仅为3.9。针对影响,研究提出施工建议,为同类工程提供相应参考。     

盾构隧道结构计算分析方法研究

为了应对盾构隧道因复杂赋存环境、多元结构形式及使用功能所面临的计算模型精细化、荷载取值合理化、计算模型精准化等高要求,通过调研盾构隧道结构分析方法的发展现状,综述了当前盾构隧道结构计算分析中荷载计算方法,并结合近10年来笔者所开展的相关研究工作对盾构隧道静、动力分析方法与计算模型进行了汇总和梳理。在盾构隧道荷载取值方面,阐述了深层空间水土荷载作用机理、施工阶段流固耦合效应以及岩质地层地震荷载合理取值等方面的问题及进展;在结构分析理论及模型方面,重点论述了盾构隧道整体化分析方法的内涵及思路、盾构隧道复杂接缝面力学行为、基于接头非线性抗弯刚度计算的结构分析方法以及结构整体受力特征及破坏模式的试验与实测手段验证三方面取得的成果;综述了以地层-结构组合体系反应位移法和纵向广义反应位移法为代表的盾构隧道横、纵向抗震分析方面的研究成果,并对盾构隧道结构分析中考虑耐久性因素的研究现状做了介绍。最后,针对大深度、高水压、特殊环境等盾构隧道工程的建设形势,展望了盾构隧道结构分析方法的发展趋势。     

公路隧道光环境全寿命周期绿色指标应用案例分析

为实现隧道建设节能低碳目标,基于隧道全寿命周期理论建立了隧道光环境评价模型.重点考察隧道全寿命周期中的建设期和运营期,用隧道光环境设计参数建立目标函数.目标函数根据不同的偏好权重,综合了碳排放量和造价的计算,是评价模型的核心.依托目标函数并结合安全性的约束条件形成公路隧道全寿命周期多维度的评价模型.基于该模型开发了隧道...     

基于时变可靠指标的桥梁剩余寿命预测

桥梁结构剩余寿命的预测对结构的安全使用具有重要指导意义。服役桥梁结构的抗力随时间逐渐退化,车辆荷载也是随时间变化的随机变量。本文采用时间离散法计算结构时变可靠指标,进而推知结构的剩余寿命。     

基于可靠度理论的混凝土桥梁安全性评估方法研究

通过分析我国公路桥梁设计规范承载能力设计表达式,提出了汽车荷载效应调整系数和抗力调整系数的概念,确定了不同破坏形式下在役混凝土桥梁安全性能评估表达式和目标可靠指标,建立了相应的可靠度评估方法。在此基础上,从便于工程应用的角度出发,建立了基于不同需求的在役混凝土桥梁安全性能实用评估方法——基于"双控"思想的安全性实用评估方法,即抗力控制法和汽车荷载效应控制法,并通过工程实例验证了该方法的可行性。     

大断面铁路隧道塌方处理过程中初期支护结构安全评估

为评估隧道塌方处理过程中初期支护结构的安全稳定性,首先对某大断面铁路隧道Ⅳ级围岩塌方处理方案进行描述,通过涌入隧道内的塌方量预估隧道上方坍塌空腔高度,并初步探测出塌体位于隧道上方的高度,加上混凝土填充高度,同时考虑一定的安全系数,计算松散体岩土柱作用于隧道初期支护结构上的垂直荷载强度;然后采用荷载-结构模型,运用ANSYS软件对处理后的初期支护结构进行承载内力模拟,同时结合《铁路隧道设计规范》对其进行安全性评估,为施工方案的确定提供理论依据和决策支持;最后在安全评估的基础上,选择合理的初期支护结构,确保后续隧道施工安全及结构稳定,同时给出塌方段施工安全措施。     

二衬厚度不足对公路隧道危害性的分析

文章通过采用地质雷达检测确定公路隧道二衬厚度不足的位置和大小,运用地层结构法和荷载结构法对隧道二衬缺陷的典型断面进行结构安全性验算,通过检测结论和验算结果分析施工缺陷对公路隧道的危害性,提出了相应的预防措施和处治方法。     

公路隧道衬砌背后空洞对围岩压力分布影响的研究

地质雷达检测结果表明,衬砌背后存在空洞是隧道施工质量典型缺陷之一,在缺陷段衬砌易出现开裂。尽管实际施工中对空洞进行了注浆处治,但仍常常发现衬砌裂损病害。在隧道安全评估计算中,当采用荷载结构法时,计算模型仅仅只对空洞处不施加荷载及约束条件,其它条件与没有空洞缺陷部位相同,这种计算结果与现场病害出现部位不符。介绍以数值试验为主要手段,通过地层结构法对不同部位及宽度的空洞衬砌进行分析,以期找出衬砌背后空洞对围岩压力分布影响的规律,对以往荷栽结构计算模型进行修正,为隧道衬砌结构病害评估、处治及养护措施提供理论依据。