一种基桩静载试验位移测量仪研制与应用

为解决基桩静载试验中位移测量设备对基准梁的依赖、量程小、对安装垂直度要求苛刻等问题,采用理论分析、对比试验和现场试验相结合的方法,研制由连通管和差压传感器组成的液–气联动差压连通管式位移测量仪。在进行位移测量仪构造设计时,基于液体具有在重力作用下自动寻找等势且保持为水平面的特性,提出一种等液位控制方法与结构,使得差压连通管式位移测量仪两端初始液位相同,减小测量误差。100 mm位移内的对比试验得出该位移测量仪与百分表、步进电机控制式移动平台测量结果一致,最大绝对误差0.04 mm。在某长江大桥试桩工程中的现场试验,测得最大向下位移值36.46 mm,最大向上位移值127.34 mm,与采用相关设备测量的结果基本一致,最大偏差+0.28 mm。开发的位移测量仪配套应用程序采用Labview编写,支持人工干预短期测量和自动化连续长期测量。该位移测量仪测试期间无需基准梁,对安装垂直度无要求,具有低成本、易操作、环境适应性强等优势,在基桩静载试验中有良好的推广价值。     

桥梁工程教学中若干能力培养的探索

为适应土木工程专业培养方案的需要和桥梁工程自身特点,在桥梁工程教学中结合相应教学知识点的讲授,增强美学、力学分析、防灾减灾、极端事件、工程风险等能力的培养,提高学生学习兴趣,增强学生将理论知识和工程实践密切联系的能力,培养素质高和创新能力强的桥梁工程专业学生。     

环境风场长期作用下某大跨悬索桥抖振疲劳寿命分析

为探讨环境风场长期作用下大跨悬索桥的抖振疲劳,基于东海某大跨度悬索桥的风场监测系统,对桥址处的平均风速进行了现场的连续观测,针对两年的实测结果,探讨了桥位处"疲劳风"的风速风向分布规律;同时基于风速分解,提出考虑风向影响的结构抖振疲劳时域分析方法,并以东海悬索桥为对象进行了探讨。结果表明,疲劳风速分布表现为正偏态,同时能很好地采用Weibull分布进行拟合;该桥加劲梁的风振疲劳损伤对风速的变化非常敏感,在运营过程中,强风作用下加劲梁损伤应受到重视;根据桥位处的疲劳风速风向分布,得到各风向风速的发生概率及持续时间,该桥加劲梁的风振疲劳寿命远大于桥梁结构的设计使用期100年。     

湿热环境下粘钢加固混凝土界面的粘结性能

钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5、10、15 d的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

地震作用下边坡的稳定性探讨

地震作用下边坡的稳定性会显著降低,从而导致边坡失稳破坏。根据相关设计规范确定了地震荷载,用强度折减法分别求解了自然工况下以及地震工况下水平地震惯性力和竖直地震惯性力不同组合方式下边坡的稳定性。通过对求解结果的分析表明:当水平地震惯性力方向朝向边坡外时,无论考不考虑竖直地震惯性力,边坡的稳定性系数都明显低于自然工况下边坡的稳定性系数;而且当竖直地震惯性力向下时,边坡最不稳定。因此,建议以此种工况来评估边坡的稳定性和进行边坡的抗震设计。     

柔性棚洞结构落石冲击数值模拟与试验研究EI北大核心CSCD

提出一种适用于铁路线路落石防护的新型柔性棚洞,利用金属柔性网和弹簧撑杆组成柔性耗能结构取代传统钢筋混凝土棚洞顶部铺设的砂、砾石垫层来达到缓冲消能目的。为准确评估该柔性棚洞结构的性能,采用动力有限元方法对其落石冲击过程进行了数值模拟,计算结构动力响应,并依据计算结果修正、优化结构设计;进一步开展1∶1结构局部模型落石冲击试验;测试得到冲击时长、金属柔性网最大挠度、支撑绳索力和弹簧撑杆轴向应变数据。经试验验证,数值计算结果可靠,在能级为50 k J的落石冲击作用下,结构主要构件均处于弹性工作状态。最后,针对存在的问题给出改进建议。     

大跨悬索桥索梁锚固区疲劳养护概率优化方法

合理的桥梁养护规划应在养护费用与失效风险之间找到一个合理的平衡.将养护费用分为检测费用,维修费用与失效费用,将线弹性断裂力学、结构可靠度理论、全寿命成本分析法结合起来,提出了基于全寿命周期成本的焊接构件疲劳养护概率优化的方法.考虑了检测概率、养护决策者的维修意愿、维修措施概率和失效概率等多种因素,把桥梁养护优化问题变为在焊接结构或构件满足在生命周期内最小允许可靠度的基础下,养护总费用最小的问题,并提出了简化计算方法.以青草背长江大桥索梁锚固区的关键疲劳细节养护为例,研究了主要参数对最优检测时刻的影响,研究结果表明,考虑了失效成本后,最优疲劳养护时刻提前,折现率对养护费用影响明显.当车辆荷载逐年增加时,索梁锚固区在设计基准期内疲劳破坏风险增大,应引起足够的重视.     

基于颗粒流的砂岩三轴破裂演化宏-细观机理

以重庆地区砂岩的三轴压缩试验应力-应变曲线为基准,完成了二维颗粒流PFC2d数值砂岩试样的细观参数标定。针对0.5~20 MPa围压下数值砂岩在双轴试验中的宏观力学响应,从试样内部位移、3种类型裂纹(总裂纹、拉裂纹和剪裂纹)的数目演化和角度分布等细观层面进行了解释。研究结果表明：PFC2d数值试样能代表物理砂岩的主要宏观力学特性;试验过程中,试样内3种裂纹数目均呈“S”型累积,其突变点与宏观应力-应变曲线的弹、塑和破坏特征点对应;随着围压增大,由试验过程中剪裂纹始终占主导逐渐变为拉裂纹始终占主导,拉裂纹的占比逐渐增大;对于整个试样和破裂带,破裂带内拉裂纹的占比始终高于整个试样;总裂纹和剪裂纹角度分布的主方向明显,与加载方向相同;拉裂纹的角度分布较为均匀,在加载方向、破裂面及共轭破裂面方向的集中度相对明显。     

两空间结构风致内压的复特征值分析

对Sharma提出的两空间结构风致内压线性控制方程组进行复特征值分析,获得了"结构-内压"系统自振频率与阻尼比的表达式。通过典型数值算例,计算分析了系统的自振频率、阻尼比随迎风墙和隔墙开洞面积的变化规律。结果表明,在不同的迎风墙与隔墙开洞面积下,"结构-内压"系统的自身阻尼较小。随着迎风墙面开洞面积的减小,第一阶振型阻尼比急剧增大,但第二阶振型阻尼比基本保持不变;随着隔墙开洞面积的增大,前两阶阻尼比均呈递减趋势。     

大跨径自锚式悬索桥吊索索力相邻影响分析

针对大跨径自锚式悬索桥吊索索力的相邻影响问题,采用模型试验与理论分析相结合的方法,研究吊索索力“相邻影响原理”所适用的结构状态, 说明部分吊索未出现相邻吊索张拉使其索力骤减的原因,分析结构体系转换对相邻吊索及其他吊索索力的影响规律,揭示吊索张拉对相邻吊索索力的削减程 度与吊索成桥索力来源之间的相互关系。结果表明：吊索索力“相邻影响原理”仅适用于结构体系转换完成后的结构状态;自锚式悬索桥采用对称张拉或单 侧张拉两种不同方案时,张拉对相邻吊索索力的削减机理及削减程度不同;在施工中,吊索张拉对其他吊索索力的影响范围与吊索初张力、主缆重力刚度等 因素相关,吊索张拉对非相邻吊索索力的影响程度均基本相同;相邻吊索索力、其他吊索索力受结构体系转换进程的影响,会出现不同的变化规律;前期张 拉的大部分吊索的成桥索力主要来源于除相邻吊索外其他吊索张拉产生的累计增长效应;后期张拉的小部分吊索的成桥索力主要来源于因吊索张拉获得的索 力。