非结构可更换构件提升桥梁震后可恢复性的研究进展

为利用非结构可更换抗震构件降低地震灾害对桥梁主体结构的损伤,以快速恢复震后桥梁正常使用。文中从桥梁抗震设计思想的转变出发,梳理震后可恢复功能结构中非结构可更换构件体系的研究进展;围绕非结构可更换构件体系在桥梁工程中的研究与应用,阐述国内外非结构可更换构件的类别、抗震性能、构件恢复途径及其现有可恢复评估方法的主要特征。为未来对非结构可更换构件的材料、构造形式进行挖掘开发,对桥梁震后可恢复结构的可恢复性评估的方法与标准等方面研究提供了新思路。     

考虑阻尼器失效的屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应分析

针对应用延性抗震理念设计的双层桥梁结构震后塑性损伤严重、功能恢复困难的现状，本文基于摇摆理念提出一种屈服消能摇摆双层框架墩结构体系，以控制结构地震损伤和提升结构震后功能可恢复能力。应用拉格朗日方程和动量矩定理建立了该类摇摆结构的刚体动力反应分析模型，并考虑了桥墩复位碰撞造成的能量损失和防屈曲阻尼器的失效。本文以常规双层桥梁结构尺寸的摇摆桥梁为研究对象，采用远场地震动、无脉冲近场地震动和脉冲近场地震动对屈服消能摇摆双层框架墩结构进行了地震反应分析和阻尼器参数分析。分析结果表明：分析屈服消能摇摆双层框架墩结构地震反应时需考虑阻尼器失效的情况，以防止低估结构地震反应的情况发生；阻尼器刚度的增加可提升结构体系减隔震效果，而阻尼器失效伸长量过小不利于结构减隔震。     

分离式承台摇摆抗震及其有限元模拟

为了提供一种桥梁抗震的可选方案,根据摇摆抗震的基本思想,阐述了自复位分离式承台的构想,将传统桥梁桩基础的承台一分为二,使承台上部能够在地震作用下摇摆,从而在基础部位隔断地震传播途径,达到减隔震的目的。分析了该抗震方法的抗震原理,阐释了该抗震方法可能采用的各种构造工艺与施工方式。传统的摇摆抗震数值模拟技术将摇摆接触面区域视为刚体,不考虑接触面的弹性变形,与实际情况不符,故采用了将摇摆区域(文中为承台)采用三维实体有限元模拟的精细化建模方法,并与传统的建模方法进行对比。分析表明:在现有的桥梁抗震设计技术与施工技术支持下,分离式承台具有工程应用的可能性,在有限元模拟中,将摇摆区域视为刚体的做法会放大结构的位移响应,是一种偏保守的做法。     

易损性分析在结构抗震及健康监测中的应用

为了有效地对日见增多的大型复杂结构进行日常管理和减少各种灾害的损失,从结构易损性的概念、基本原理入手,分析总结了易损性分析在结构抗震、桥梁抗震设计中的计算方法及其应用进展,并对各种方法的优劣进行了评述;对易损性分析在结构健康监测系统开发及传感器优化布设中应用的可行性进行了详细论述,并对其近期发展和应用情况进行了介绍;最后对易损性分析的发展前景进行了展望。     

桥梁评估与加固理论2019年度研究进展

综合运用现代测试手段、试验技术、评估理论、结构理论、数值仿真、数学统计预测等理论方法和技术手段,对既有桥梁在剩余服役期内的安全性和适应性给出评判,提出维护策略及加固方法,是桥梁工程的重要研究领域。基于该领域最新研究进展,对基于时变理论的既有桥梁可靠性评估方法、结合工程应用的可靠度计算方法、维修加固的策略、钢筋混凝土墩柱的抗震性能及其抗震加固、桥梁加固的新材料、新方法和新装备等研究进行了介绍和总结,并从对既有结构性能衰变的认识、发展新的理论与方法、根据实际需求拓展新的研究领域等方面对研究提出了展望。     

预制装配式混凝土桥梁结构2020年度研究进展

预制装配式桥梁凭借施工质量好、对环境的影响小、现场作业时间短、施工安全水平高等优势,已成为桥梁建设的重要发展方向。预制装配式混凝土桥梁既适合于交通复杂的城市道路桥梁,也适合于施工环境艰苦的铁路桥梁建设。通过文献调研的方式,梳理2020年度国内外预制装配式混凝土桥梁的研究进展。根据桥梁结构类型,从上部结构与下部结构两个方面论述了该领域内的新技术、新构造以及典型工程应用。经过粗略总结,在上部结构中,节点的连接构造、抗裂性能与耐久性得到了学者的广泛关注;在下部结构中,随着预制装配式体系在高烈度地震区桥梁中的应用,预制装配式桥墩的构造与抗震性能是目前的研究热点。下部结构的耐久性与抗裂性能仍有待提升。     

钢混组合结构桥梁2019年度研究进展

钢-混凝土组合结构是土木工程中一种主要组合结构，能充分发挥混凝土和钢材的性能，可作为一种可持续发展的桥梁结构。近年来，随着绿色建造以及可持续建造理念的普及，钢-混组合结构桥梁在公路、铁路桥梁中所占比例逐步提高，学者们从多个方面开展了对钢-混组合结构桥梁的科学研究和工程应用。为了促进对该结构更加全面、深入的研究，指导钢-混凝组合结构在桥梁建设中更切合实际的应用与推广，对2019年度钢-混组合结构整体力学行为、钢-混组合结构剪力键、钢-UHPC组合结构、钢管混凝土结构及波形钢腹板-混凝土组合结构5个方面的最新研究进行梳理与总结，并对未来钢-混组合结构研究热点和方向进行展望。     

自复位混凝土剪力墙抗震性能研究进展与展望

强震后工程结构功能快速恢复,是近年来可持续发展工程抗震的重要研究领域.由于通过释放墙片节点约束并沿墙高通长布置并后张无黏结预应力筋实现摇摆回复及倾覆控制,地震动下摇摆和界面张合效应可使自复位混凝土剪力墙表现为无震损或低震损及小残余变形,甚至无残余变形.作为可恢复功能结构体系重要组成部分的自复位混凝土剪力墙结构、技术、理论与设计方法正持续发展.在结构体系上,包括受控摇摆单肢墙、混合摇摆单肢墙、竖向连接耗能联肢墙以及连梁耗能联肢墙结构4种自复位剪力墙,均具备明确的自复位能力,但耗能钢筋/部件组装程度导致了不同结构体系的耗能能力差异明显;在设计方法上,传统的基于力的抗震设计方法难以直接应用,应确定相关性态极限状态和控制点并完善残余变形验算,提出基于位移性态的自复位剪力墙抗震设计方法;非线性分析方法上,纤维模型、集中塑性模型、多弹簧模型以及实体有限元模型等均可较精确地进行自复位剪力墙结构的模拟分析,但仍需有针对性考虑相关参数敏感程度.进而,提出开展预应力筋弹性和非弹性受力行为及其摇摆转动中的变形能力与损失,楼屋盖等水平连接对自复位能力和震损影响,强震下预应力筋和耗能元件失效下自复位剪力墙倾覆,多墙片拼装竖向多节点摇摆的自复位剪力墙高阶振型效应与残余变形预测等四方面研究,为自复位混凝土剪力墙结构体系研发与应用提供理论和技术支撑.     

桥梁模型试验与新型测试技术2019年度研究进展

桥梁结构模型试验作为了解结构真实受力行为及传力机理最有效的手段之一,在学术界和工程界应用广泛。总结了2019年桥梁模型试验的研究进展,从静力模型试验、疲劳模型试验、振动台模型试验和混合试验4个方面评述了典型案例以及依托模型试验开展的关键科学问题研究;并总结了模型试验相关的新型测试技术。总结发现,桥梁模型试验是探究桥梁结构新设计、新工艺、新材料安全性、耐久性及适用性的重要手段,也是准确估计桥梁结构剩余寿命或承载能力的有效方式;针对模型试验发展的测试技术主要集中在结构应变、变形、加速度、温度测试,以及结构缺陷识别等方面。对桥梁模型试验与新型测试技术的发展进行了展望。     

桥梁抗震2020年度研究进展

地震可能对桥梁结构产生巨大的破坏力,造成桥梁损伤,甚至垮塌。桥梁抗震一直是桥梁领域内的重要研究方向。本文归纳总结了2020年桥梁抗震领域的研究成果和发展趋势,主要包括：探索了用新型材料代替普通混凝土后墩柱的抗震性能;通过振动台实验和数值模拟,验证了摇摆隔震桥墩具有良好的抗震性能;采用碳纤维布护套加固墩柱可以显著提高墩柱的位移延性,减少残余位移;传统单肢转双肢薄壁高墩的抗震性能更好,主筋率较高的双肢薄壁墩滞回曲线较为饱满,耗能性能良好,提高轴压比显著提高桥墩的延性性能;带消能连梁的矩形空心双柱式高墩具有更好的耗能能力、承载能力和位移延性能力;采用摩擦摆支座加限位耗能杆的减隔震体系,具有良好减隔震效果,内力减震率可达20%以上;研究了用新型无粘结钢网橡胶支座（USRB）代替桥梁中无粘结叠层橡胶支座（ULNR）的可靠性;通过数值模拟,探究了近场地震动和土结构相互作用对桥梁动力响应的影响。     

艰苦朴实 勤奋进取

<正>土木工程学院凝练土木工程学科方向,提升科研能力,增强科技创新能力,将土木工程学科建设成为特色鲜明、优势明显、省内知名的特色学科,使土木工程学科在河北省及周边地区具有较强的影响力和服务地方经济建设的能力。现在已经形成了3个稳定的学科方向:道桥结构健康监测与维修加固应用技术(桥梁与隧道工程学科),研究方向:大跨整孔桥梁新型运架设备的研制;桥梁结构健康监测与安全评估的理论与应用。既有建筑结构综合改造技术研究(结构工程学科),研究方向:既有建筑结构检测鉴定与修复加固技术;新型建筑结构体系及材料研究与开发。工程结构抗震、减震与控制(防灾减灾及防护工程学科),研究方向:结构抗震、减震与振动控制研究;场地条件对结构抗震的影响。     

数据驱动的公路桥梁网络全寿命抗震韧性评估

首先,提出了综合考虑各种因素（网络拓扑结构、桥梁性能退化、地震动等）和不确定性的公路桥梁网络抗震韧性评估框架。然后,分析了网络拓扑结构、桥梁抗震性能和路段功能特点,建立了震后公路桥梁网络时变功能模拟方法。接着,提出了基于人工神经网络的公路桥梁地震易损性快速分析方法。最后,以美国旧金山地区公路桥梁网络为例,采用本文方法分析了地震发生前、后公路桥梁网络的功能变化,据此揭示了全寿命服役期内抗震韧性的演化规律。结果表明,本文建立的数据驱动易损性模型拟合优度可达0.73,可以代替需要大量动力时程分析的易损性分析方法,且公路桥梁网络抗震韧性评估结果准确可靠,可以为防灾减灾提供决策依据。     

轨道交通桥梁减振降噪2019年度研究进展

列车通过高架桥梁时,振动能量通过轨道结构传递到桥面及其他桥梁构件,激发桥梁振动并向空中辐射噪声,这被称为“桥梁结构噪声”。近年来,随着高速铁路和城市轨道交通的迅猛发展,轨道交通桥梁结构噪声预测方法、产生机理及控制措施研究已成为一个热门研究方向。另外,随着桥上声屏障的广泛应用,其降噪性能、振动及二次结构噪声特性研究也成为一个热门研究方向。梳理了近一年来轨道交通桥梁及桥上声屏障的振动噪声相关研究,总结了当前的研究热点,展望了未来的发展趋势。     

砌体填充墙RC框架结构抗震性能研究现状及展望

砌体填充墙RC框架结构作为建筑工程中最常见的一种结构体系,在中国以及世界范围内都有着广泛的应用.由于填充墙与框架之间复杂的相互作用,到目前为止依然缺乏合理的分析和设计方法来评估结构的抗震性能.在过去的几十年里,国内外许多学者通过试验、有限元模拟等方法对填充墙RC框架结构的相互作用机理和受力性能进行了大量分析,提出了适用于整体抗震分析的各式简化模型.本文从平面内、平面外以及新型填充墙框架结构的抗震性能3个方面论述了砌体填充墙RC框架结构抗震性能的研究现状,介绍了当前的最新研究进展,指出了砌体填充墙RC框架结构抗震研究中尚存的一些问题,并对其发展趋势进行了展望.     

PC装配式结构连接节点抗震性能研究进展

梳理近期国内外学者在装配式框架、剪力墙结构连接节点在抗震性能方面的研究成果,归纳各类节点的构造形式、耗能能力、刚度退化及破坏形态,并对装配式混凝土结构连接技术的发展进行总结和展望,为今后装配式混凝土结构连接技术研究提供一定的参考。     

美国公路桥梁抗震初步评定方法及实例

在对既有桥梁进行抗震加固之前,首先要对桥梁进行抗震评定。本文通过实例,介绍了美国在对高速公路桥梁进行抗震评定时所采用的具体方法。该方法从地震的危害大小和结构本身的易损程度两个方面来判定桥梁结构的抗震评定等级,概念清楚,易于操作,可为制订我国的抗震评定及加固手册借鉴。     

桥梁温度作用与效应2020年度研究进展

温度作用是桥梁结构在建造、使用过程中需要考虑的重要荷载。随着交通网络的延伸,越来越多的桥梁结构受到严酷的环境温度作用,同时桥梁交通环境复杂化也使桥梁遭受火灾并发生损失的几率增大。深入研究桥梁环境与火灾温度场,识别其作用与效应,有利于从设计、建造与养护等方面保障桥梁结构安全。对2020年度桥梁环境温度作用、温致效应、桥梁火灾作用与效应方面最新研究进展进行梳理与总结,并基于最新研究进展,对未来桥梁温度作用与效应方面研究热点和方向作出展望。     

纤维增强复合材料桥梁结构2019年度研究进展

纤维增强复合材料（FRP）因其卓越性能适应现代桥梁结构大跨、轻质、耐久的发展需求,近年来被广泛应用于桥梁工程。为促进复合材料桥梁领域的结构形式和设计的发展,从FRP材料性能、构件和桥梁结构3个层次对近年来FRP在桥梁工程中的研究和应用进行回顾,阐述FRP材料-结构一体化设计理念,并对FRP材料在桥梁加固、组合构件、全桥结构等方面的相关研究进行总结与评述。结果表明：现阶段桥梁用FRP仍局限于旧桥加固,新建大跨桥梁结构应用潜力巨大,需提高材料的力学性能、降低成本、制定产品质量检测标准,建立材料-结构一体化的设计、施工、监测规范体系和工程应用模式。     

外挂 ALC 组合式摇摆节点试验研究与数值模拟

为了优化外挂 ALC- 钢框架组合结构的抗震性能,提出了一种新型外挂 ALC 墙板连接节点—组合式摇摆节点。首先对外挂钩头螺栓节点和组合式摇摆节点进行了低周往复加载试验;然后从试验现象、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线和耗能曲线分析了两组构件的差异;最后通过有限元软件建立了组合式摇摆节点的模型。试验结果表明：组合式摇摆节点的使用有效减缓了地震荷载对外挂 ALC 墙板的影响,并提高了外挂 ALC 墙板 - 钢框架组合结构的承载力和抗震性能。建立的模型为分析不利荷载对组合结构的影响提供理论支持     

美国公路桥梁抗震初步评定方法及实例

在对既有桥梁进行抗震加固之前,首先要对桥梁进行抗震评定.本文通过实例,介绍了美国在对高速公路桥梁进行抗震评定时所采用的具体方法.该方法从地震的危害大小和结构本身的易损程度两个方面来判定桥梁结构的抗震评定等级,概念清楚,易于操作,可为制订我国的抗震评定及加固手册借鉴.