中国桥梁工程学术研究综述·2021

为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了近年来国内外桥梁工程领域（包括结构设计、建造技术、运维保障、防灾减灾等）的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了桥梁工程学科在新材料与结构体系、工业化与智能建造、抗灾变能力、智能化与信息化等方面取得的最新进展;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了系统梳理：桥梁结构设计方面重点探讨了钢桥及组合结构桥梁、高性能材料与结构、深水桥梁基础的研究现状;桥梁建造新技术方面综述了钢结构桥梁施工新技术、预制装配技术以及桥梁快速建造技术;桥梁运维方面总结了桥梁检测、监测与评估加固的最新研究;桥梁防灾减灾方面突出了抗震减震、抗风、抗火、抗撞和抗水的研究新进展;同时对桥梁工程领域各方向面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望,以期对桥梁工程学科的学术研究和工程实践提供新的视角和基础资料。（北京工业大学韩强老师提供初稿）     

组合梁负弯矩区UHPC接缝抗弯性能试验

为提高钢-混组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性并简化现场施工工艺,提出新型钢-混组合梁桥负弯矩区超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）接缝方案。以湖南省某桥为工程背景,进行1∶2缩尺模型抗弯试验研究;编制截面弯矩-曲率关系MATLAB程序,并与实测值进行对比,验证该程序可用于计算UHPC覆盖下的普通混凝土（NC）中钢筋应力;对现有NC裂缝宽度规范公式进行修正,提出考虑UHPC约束作用的组合梁负弯矩区NC最大裂缝宽度的建议公式;讨论钢-混组合梁桥负弯矩区UHPC湿接缝合理的纵桥向长度,分析UHPC层厚度及层内配筋对抗裂性能的影响。研究结果表明：新型UHPC接缝方案的抗裂性能和抗弯承载能力均满足工程要求,且接缝节点强度高于非接缝区预制部分强度;负弯矩作用下,试件沿梁高的应变较好地满足平截面假定,钢梁与混凝土板及UHPC与NC间的层间滑移量均较小;UHPC裂缝呈现“多而细”的特征,而NC裂缝呈现“少而宽”的特征,预制部分混凝土顶面最先开裂,之后UHPC-NC交界面、UHPC顶面、UHPC覆盖下的NC侧面依次出现裂缝;对于负弯矩区采用UHPC接缝的中小跨径钢-混组合连续梁桥,UHPC层的纵桥向长度宜为20%标准跨径,UHPC层厚度可根据实际工程设计要求确定,增大桥面板内钢筋直径可以提高负弯矩区混凝土的抗裂性能。     

基于数字孪生的舰船蒸汽动力总体模型框架研究

[目的]为了实现舰船蒸汽动力系统的数字化、网络化和智能化,提出一种总体数字孪生模型应用体系。[方法]从物理对象、过程要素、生命周期及虚拟空间这4个维度,提出基于数字孪生的舰船蒸汽动力系统总体“四维思想模型”,并创建总体全生命周期的“五阶体系模型”,涵盖概念论证、系统设计、总装建造、试验试航及运维保障这5个典型的阶段。通过引入大数据、物联网、云计算、人工智能和基于模型的系统工程等先进技术,形成由物理层、接口层、数据层、模型层、调度层、功能层及应用层组成的舰船蒸汽动力系统总体数字孪生“7层架构模型”。[结果]舰船蒸汽动力系统虚拟设计分析及试验平台的验证结果表明,数字孪生体系框架可以有效支撑系统方案设计、操作运行分析及试验方案评估,从而实现舰船全生命周期中物理空间与虚拟空间的交互协同。[结论]研究成果可为舰船蒸汽动力系统的总体数字化设计提供参考。     

《VTS培训评估指南》修订建议

《VTS培训评估指南》是国际航标协会(IALA)针对VTS人员培训和发证的规范性指导文件。现行版指南自成稿至今,尚无修订或更新记录,而业态的发展对指南提出了新的要求,现行版指南的内容已经不能满足现实和未来的发展需求。该文结合国际航标协会VTS委员会第49次会议的概况,从文件结构、文件内容、与其他IALA文件的关系三个方面对现行版指南进行了梳理,并就存在的问题,提出了修订建议。     

90m提篮系杆拱桥设计与分析

某城市90 m钢箱拱肋提篮系杆拱桥,主梁采用钢混叠合梁,拱肋截面高度和宽度在空间同时变化,并采用无柔性系杆体系和减隔震抗震体系.通过对该桥技术特点介绍和计算分析,可为同类型桥梁设计提供一定的参考.     

独柱墩曲线桥钢盖梁加固方案设计

独柱墩桥梁由于其特有的结构特点和受力特性,存在倾覆风险,即有部分独柱墩桥梁倾覆能力储备不足,需要进行加固设计.结合工程实例,采用了增设钢盖梁和双支座方案,对钢盖梁建立了ASNYS精细化三维模型,通过优化设计,确定了合理的钢构件空间布置间距,各钢构件强度满足规范验算要求;同时,采用抱箍和锚固的方式,将钢盖梁连接于独柱墩,并对锚栓布设进行了优化设计,对锚栓钢材和墩柱混凝土承载能力进行了验算.本文可为类似独柱墩桥梁加固提供有益的技术参考和案例参照.     

采用后支点挂篮施工的双边箱主梁混凝土斜拉桥设计

某大桥主桥是一座主跨250 m的三跨双塔双索面斜拉桥,采用预应力混凝土双边箱主梁形式,桥面宽36.5 m,采用后支点挂篮悬浇施工,与国内常规的采用前支点挂篮悬浇施工的双边箱混凝土斜拉桥不同,后支点挂篮施工可减少斜拉索索力调整次数,施工监控难度较低,且能有效节省施工工期.结合施工单位的施工机具选择不同的施工方案,可节约工程造价.     

大跨度节段预制悬臂拼装桥施工过程受力研究

以郑州西四环主线桥为工程背景,结合国内外研究成果,针对节段拼装桥梁的力学性能进行研究分析,利用有限元软件Midas Civil建立大跨度节段预制悬臂拼装梁桥全桥有限元模型,计算分析桥梁静力学性能,通过对节段拼装梁桥进行受力分析,得出背景工程桥梁在不同荷载组合工况作用下受力合理,满足规范要求,研究结论可为同类桥梁结构计算提供参考.     

水平荷载作用下斜桩群桩的有限元分析

采用三维有限元数值方法对斜桩群桩在水平荷载作用下的承载特性进行了研究,对比了相同布置形式的3×3直桩和斜桩群桩的各项响应差异.分析结果表明,在3倍桩径桩间距条件下,斜桩群桩中基本不存在与直桩群桩相类似的群桩效应.斜桩群桩由于较好地发挥了基桩的轴向承载特性,故而整体抵抗水平荷载的能力显著高于直桩群桩.     

山区大跨双层钢桁梁斜拉桥总体方案设计

某山区大桥位于宜昌市五峰县渔洋关附近,是宜都至来凤高速公路(宜昌段)控制性工程,亦是省道242渔洋关绕城段公路关键工程.大桥桥位跨越典型的深切“V”型沟谷,拟采用主跨480 m双层钢桁梁斜拉桥.介绍了大桥的工程概况、主要技术标准及工程特点,并对大桥的总体方案设计进行了论述.