随机-区间混合不确定性下FRP桁架桥多尺度可靠性分析

桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题.针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺乏而表达为非概率不确定性的问题,提出一种多尺度混合可靠性分析方法,该方法能够处理在概率和非概...     

FRP拉索静力及蠕变性能的多尺度预测

合理而高效的纤维增强复合材料(FRP)拉索性能预测方法可有效解决拉索足尺试验难度大、耗时长等问题.为此,以剪切滞后模型的理念为基础,提出以浸胶纱为基本单元的FRP浸胶纱-单筋-拉索多尺度短期静力与长期蠕变预测模型.相比将纤维单丝作为基本单元的一般模型,该模型具有较高的计算效率,尤其适用于大尺寸FRP拉索的足尺建模分析....     

土-结构相互作用的桥梁多尺度建模与分析

考虑土-结构相互作用(SSI)是地震激励下桥梁抗震性能评估的热难点之一.由于考虑土体影响多而建立的结构模型计算耗时极长,为了提高效率,现采用一致多尺度建模方法,将所研究部位建为实体单元,其他部位建为梁单元,单元之间采用适当的方法进行界面连接,保证宏观、精细单元间的变形协调,并对某一桥梁进行分析,验证了该方法的正确性.在...     

FRP徐变对FRP约束混凝土柱徐变的影响分析

综述了国内外FRP约束混凝土徐变及FRP徐变的研究现状与存在的问题。基于多轴应力状态下混凝土的徐变理论及流动率法的混凝土B3徐变模型,分别考虑外包FRP布徐变及忽略其徐变对约束混凝土柱徐变的影响,建立了FRP约束混凝土短柱在轴向荷载作用下的徐变计算模型。利用此模型对计入FRP的徐变与忽略FRP徐变的计算结果进行了对比分析,结果表明考虑FRP徐变与否计算出的理论值有一定差异。与5组试验数据相对比,考虑FRP徐变的理论值更接近于试验值。     

FRP材料组合结构桥梁的新技术

FRP材料轻质高强、又具有良好的耐腐蚀性,将它与钢材、或与混凝土、或与两者共同形成组合构件使用更具有发展前景。主要从组合结构的角度对FRP材料组合结构桥梁的研究成果以及连接技术加以介绍。     

体外预应力结构及FRP索在桥梁工程中的应用

体外预应力结构作为既有桥梁改造的一种方法,在工程领域得到广泛的应用,本文总结分析了其特点和存在的问题。针对体外预应力结构存在的问题,分析了FRP索的特点,探讨其成为体外预应力索代用品的可能性。FRP索的使用使得体外预应力重新成为新的、具有发展前途的桥梁加固改造方法。     

面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型

为了解决传统桥面铺装设计方法不能反映在行车荷载与桥梁振动特性耦合作用条件下的铺装动力响应问题,提出一种面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型的构建新方法。该方法首先综合考虑桥面铺装和桥梁结构特性对建模的要求,建立整桥有限元仿真模型,然后构建精细化桥面铺装体系局部梁段模型,最后通过动力子结构方法将整桥结构与桥面铺装局部结构衔接,并以某大跨径悬索桥为例进行实例分析。结果表明：由于考虑整桥动力特性和不平度的影响,将使计算结果（不平度等级为A）比静力计算结果大10%～15%,并且随着不平度的增加而非线性增加;采用该模型的构建方法可以避免现行桥面铺装设计中采用静载偏不安全的缺点。     

纤维增强塑料(FRP)混凝土结构疲劳性能研究进展

FRP混凝土结构的疲劳性能是结构非常重要的一个性能,目前国内外对这方面的研究还较少,本文简要从FRP新建结构和FRP加固混凝土结构两方面介绍了国内外对FRP混凝土结构疲劳性能的研究进展,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

山岭隧道结构BIM多尺度建模与自适应拼接方法及工程应用

建筑信息模型（BIM）在建筑领域应用越来越广,然而在山岭隧道工程中,由于结构形式较上部建筑有很大区别,利用Revit等BIM软件建立精细的山岭隧道结构三维模型尚存在困难且难以重复利用。针对该问题,首先系统地提出了山岭隧道结构BIM模型分解方案,将模型分解为基本构件并沿轴线划分为基本单元,根据构件特点给出单元长度确定原则,并根据其是否具备可复用性分为标准段与特殊段。其次,将模型分为3个细节层次（LOD100,LOD200,LOD300）以满足不同设计阶段的需要,提出标准段单元的多尺度参数化建模方法,为隧道结构BIM建模提供了依据,并为提高BIM模型可视化管理效率奠定了基础。最后,提出了模型基本单元自适应拼接方法,根据隧道轴线的里程桩号及其对应的三维坐标与设计断面类型,将不同长度的标准段与特殊段单元模型按照离散化的轴线自动拼接,形成完整的隧道模型。以云南省保泸高速老营隧道为工程背景,利用Revit软件建立了隧道结构标准段与特殊段参数化模型单元,采用Unity3D软件并编写拼接程序,实现了模型单元的自适应拼接与多尺度分级加载,得到完整的老营隧道结构BIM模型。多尺度参数化建模与自适应拼接方法提高了隧道工程结构三维模型的复用性与建模效率,对BIM技术在山岭隧道工程中的应用具有一定的借鉴作用。     

全FRP车行桥梁结构设计与分析

提出了一种由蜂窝桥面板和U型主梁组合而成的新型全GFRP桥梁结构,并建立全桥有限元模型开展公路荷载作用下的力学性能分析。结果表明:桥梁结构的自振频率和振型、正常使用状态的竖向位移、极限承载能力状态的GFRP材料应力和粘结界面剪应力均满足规范要求。该结构形式具有构造简单、受力合理、施工方便的特点,有望在全FRP车行桥梁中推广应用。     

钢纤维增强聚合物改性混凝土的冲击性能

采用改进的SHPB装置对普通混凝土(PC)、钢纤维混凝土(SFRC)和钢纤维增强聚合物改性混凝土(SFRPMC)做了在不同冲击速度(10.9、20.8、27.4 m.s-1)下的冲击试验。试验结果表明:3种材料的抗冲击性能依次为普通混凝土差,钢纤维混凝土中,钢纤维增强聚合物改性混凝土良。进一步的分析说明钢纤维混凝土具有以刚克刚的性能特征;钢纤维增强聚合物改性混凝土具有以柔克刚的性能特征,是一种刚柔相济的复合材料,且具有良好的抗冲击性能,是理想的桥面铺装材料。     

钢绞线网片-聚合物砂浆加固钢筋混凝土箱梁试验

为探讨钢绞线网片-聚合物砂浆加固技术在桥梁加固中的可行性,开展了钢筋混凝土箱梁的加固试验研究。通过3根薄壁箱梁缩尺试件的纯弯加载试验,检验了该技术的加固效果,并对试件的位移、应变、裂缝扩展及破坏特征进行了比较和分析;研究了桥梁箱梁加固和建筑结构矩形梁加固的差异,对钢绞线网片-聚合物砂浆用于混凝土箱梁桥的加固提出了建议。结果表明:加固措施显著增大了箱梁的刚度,起到了抑制裂缝开展、提高屈服荷载和极限荷载的作用;加载过程中,箱梁的应变分布存在明显的剪力滞效应,加固梁的破坏始自剪弯区U型箍内侧砂浆面层的拉裂,并受到腹板弯剪裂缝萌生、扩展的影响;加固梁的最终破坏形态为砂浆-混凝土界面的剥离破坏,而钢绞线未被拉断,受压区混凝土也未出现压溃现象。     

FRP部分预应力混凝土梁受力全过程数值分析

为对FRP部分预应力混凝土梁进行受力模拟分析和参数变化研究,对其现有不同可变形性指标进行对比及徐变变化研究,建立了可分析FRP有粘结或无粘结部分预应力混凝土梁全过程反应的数值计算方法,并编制了相应的计算程序。该数值分析方法是基于增量变形的混凝土受弯构件的非线性分析理论。在该数值计算过程中,有粘结非预应力筋及有粘结预应力筋可以是常规的钢筋或高强钢筋,也可以是FRP筋。与3个不同学者进行的相关试验梁的试验结果对比表明,数值计算结果与试验结果符合较好,是可行和可靠的。     

碳纤维复合材料避震塔强度性能多尺度优化设计

综合考虑机织复合材料成型及力学性能特点,设计了一体式结构3D机织碳纤维复合材料避震塔,并基于多尺度优化方法,综合考虑材料和结构参数,实现避震塔强度性能优化设计。为获取准确的仿真分析用材料参数,基于显微镜观测得到的机织参数建立多尺度预测模型。通过避震塔强度性能仿真分析与试验结果的对比,验证了考虑工艺过程影响的材料参数预测结果及结构性能仿真分析方法的正确性,与原高强钢避震塔相比,优化得到的3D机织碳纤维复合材料避震塔实现了50%的轻量化效果。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固层剥离破坏研究

通过9个试件的剥离破坏试验,对高强不锈钢绞线网一渗透性聚合物砂浆加固层与混凝土界面剥离破坏的影响因素进行了定量分析。试验研究表明,加固层长度小于有效锚固长度,则剥离承载力随着加固层长度的增加而提高;加固层长度大于有效锚固长度,则继续增加加固层长度将不能继续提高剥离承载力,但可以改善破坏过程的延性。此外,加固龄期、加固构件表面粗糙度、混凝土和聚合物砂浆强度也是影响剥离强度的主要因素。根据试验结果,提出了加固层剥离强度计算公式,可用于相关工程方面的计算分析。     

缓冲器对钢筋混凝土桥墩撞击性能影响的试验研究

采用落锤冲击实验装置,进行钢筋混凝土桥墩模型在侧向撞击荷载下的动力性能试验,研究在桥墩模型表面设置缓冲器对试件撞击动力响应的影响.比较了不同缓冲器的缓冲效果,分析了影响桥墩模型冲击裂缝扩展和破坏模式的主要因素,研究了冲击能量和试件峰值动力响应及撞击体平均冲击力的关系.试验证明,所设置的缓冲器可以较大程度地减少构件的冲击动力响应,对撞击区受压钢筋峰值压应变可降低74.60%,受压混凝土峰值压应变可降低54.69%,受拉钢筋峰值拉应变可降低63.02%,跨中峰值位移可降低57.73%,抗开裂冲击能增加180%,撞击体的平均冲击力可降低78.59%.研究结果表明,经合理设计的缓冲器具有高效的缓冲作用,可用以提高桥墩的抗撞能力.     

钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度研究

为研究钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度,整理了154根钢筋混凝土墩柱试验数据,研究了墩柱等效塑性铰长度随侧向位移的变化规律,通过试验对各国主要塑性铰长度计算公式进行了对比,讨论了影响墩柱等效塑性铰长度的主要因素,通过回归分析建议了等效塑性铰长度计算公式并进行了验证。结果表明:钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度随位移延性系数变化而变化,但未呈现一致变化规律;与试验结果相比,各公式计算的墩柱等效塑性铰长度离散性均较大,Priestley建议公式在平均意义上与试验结果最为接近,Paulay公式、Panagiotakos公式和欧洲Eurocode 8规范公式偏于不安全,中国《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)建议公式偏于保守,日本JRA规范建议公式最为保守;钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度主要与试件高度、截面宽度和纵筋直径有关,与纵筋屈服强度、试件轴压比、配箍等因素关系不大;建议的钢筋混凝土墩柱等效塑性铰长度计算公式在平均意义上与试验结果基本一致,适用于剪跨比在2.0~8.0之间且混凝土抗压强度在20~110 MPa之间的普通及高强钢筋混凝土墩柱。     

钢纤维混凝土与钢结合梁桥面板等效板单元模型及其应用

基于拉压等效与弯曲等效方法，提出了钢纤维混凝土与钢结合梁桥面板换算为单一材料等效板单元的计算模式，导出了等效板单元的厚度和弹性模量的计算式。可方便地采用一般的有限元程序对结合梁桥进行空间分析。对一座实际的钢纤维混凝土与钢结合梁桥进行了空间应力分析及静载试验。     

钢桥面铺装组合结构的路用性能研究

对比研究了5种钢桥面铺装组合结构(EA-10+EA-10、EA-10+SMA-10、GA-10+EA-10、GA-10+SMA-10和SMA-10+SMA-10)的高温性能、疲劳性能、抗滑性能及防水性能等;同时考察了二阶环氧树脂防水粘结剂与铺装组合结构的界面粘结性能。试验结果表明,采用高韧性环氧沥青混凝土的组合结构具有优异的路用性能;二阶环氧树脂防水粘结剂能很好地适用于各种铺装组合结构。通过试验验证了5种铺装组合结构的综合技术性能,为我国钢桥面铺装提供一定的理论参考。