大跨桥梁行车振动测试与舒适性分析

为研究大跨桥梁行车振动舒适性,对5座不同环境下的大跨桥梁行车内部振动进行了现场实测,基于实测数据分析了车辆动力特性、桥面动力特性、桥面不平整度以及车速等对行车振动的影响,此基础上对车辆行车振动舒适性进行了分析。通过采用小波变换的方法对车辆内部振动信号的时频域分布规律进行分析可以发现车辆内部振动信号的能量分布:在竖向受车辆动力特性的影响较大,在横向受桥面动力特性影响较大。桥面不平整度和伸缩缝对行车内部振动的幅值影响较大。行车内部竖向振动随着车速的增加而增大;对于风速较大的跨海大桥,当车速超过80 km/h时,行车内部横向振动急剧增大。研究成果为合理评价大型桥梁行车振动舒适性具有重要的参考价值。     

考虑双非线性影响的大跨度上承式钢拱桥地震响应研究

以研究上承式大跨度钢拱桥的非线性地震响应和损伤机理为目的,应用考虑双非线性以及地震过程中轴力变化影响的计算方法,对跨度为200m的两铰拱桥和无铰拱桥设计方案进行了计算,分析了结构在强地震荷载作用下地震响应和损伤程度,比较了计算方法、输入地震波以及结构设计条件对地震响应计算结果的影响。结果表明,上承式钢拱桥具有较好的结构抗震性能,在强地震荷载作用下损伤程度不显著;钢拱桥在地震荷载作用下无卓越的振动振型,地震响应计算需考虑多个振型的影响;当拱肋轴力达到屈服轴力的20-30%时,弹塑性地震响应计算不宜忽略轴力变化的影响。几何非线性对拱肋的弯矩地震响应有较明显的影响;柔性的两铰拱桥由于自振周期长,受到的地震荷载比对应的无铰拱略小,损伤程度也相对较轻些;无铰拱桥在拱脚截面位置容易发生地震损伤,设计时应确保拱脚截面在屈服以后不发生局部失稳。     

大跨径铁路钢管混凝土系杆拱桥稳定性分析

以现有拱桥稳定计算理论为指导,建立了格丑沟特大桥主桥136m跨度铁路钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元模型,给出了该桥在特定的荷载工况下的稳定系数及失稳模态,结果表明：结构的失稳主要表现在拱肋的面外失稳,弹性屈曲系数均大于一般要求(4~5),弹性稳定满足要求．考虑了非线性影响,对拱肋进行了逐级加载,得到了拱肋的极限荷载,并给出了拱肋达到极限荷载时各控制截面的竖向位移和横向位移,通过比较得出材料非线性对本桥稳定的影响大于几何非线性的影响．并以大量计算结果为依据,揭示了横撑布置形式、拱肋内倾角、矢跨比对该桥稳定性的影响．     

大跨径钢桥桥道系协同作用试验模型研究

建立了考虑整桥变形的局部梁段模型,对钢桥面铺装在整桥及车载作用下的应力进行了计算,得到整桥变形的影响系数为1.17。建立初拟的两种协同作用试验方案的有限元模型,以局部梁段模型中铺装的最大应力应变值为参考值,对两种协同作用试验方案中相关结构参数进行了修正;在此基础上,为保证设计的协同作用试验模型与原型的一致性,将修正后的试验模型与局部梁段模型在控制点位应力值进行了对比;最终得到大跨径钢桥桥道系协同作用试验模型。研究成果可为钢桥面铺装室内试验模型的设计提供理论依据。     

不对称跨度下钢框架组合梁柱子结构抗倒塌能力分析

基于备用荷载路径法,在充分考虑楼板组合效应的基础上,以不等跨组合梁柱子结构为研究对象,提出了双跨组合梁在集中荷载作用下的显式简化模型,详细推导了其在连续倒塌过程中5个不同性态阶段(弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、过渡阶段及悬链线阶段)的承载力-位移相关计算公式,重点分析了组合梁柱子结构的抗连续倒塌机制。通过ABAQUS建立了相关数值分析模型,对理论公式进行了针对跨度比差异的数值模拟对比,结果表明理论公式对不对称跨度组合梁柱子结构连续倒塌分析具有良好的通用性和较高的计算精度。     

特大跨缆索桥钢箱梁疲劳应力特性对比性研究

疲劳应力监测是特大跨缆索桥结构健康监测和安全评估的关键环节。研究发现,对于结构健康监测系统采集的海量应变数据,局部时段不能反映出应变的整体特性,且交通载荷和环境载荷在不同类型的大跨缆索桥如斜拉桥和悬索桥结构中产生的响应是不同的。为了对桥梁的实际运营状态和应力水平有总体而全面的认识,需要对采集数据进行统计分析。本文以润扬悬索桥和斜拉桥钢箱梁应变时程数据为基础,分析了半年内两桥疲劳应力谱的特征;拟合了各自的疲劳损伤增量的概率密度函数。研究表明：对半年样本容量的参数估计显示,润扬悬索桥和斜拉桥的相对累积损伤均不拒绝对数正态分布,且前者均值均高于后者。在相同的环境和车辆载荷下,由车辆和变温载荷所引起的总疲劳损伤增量,悬索桥高于斜拉桥,且前者为后者的两倍以上。考虑了噪声影响的应变时程比去除噪声后的应变时程所造成的损伤增量高出一倍。而耦合了引起材料热胀冷缩的温度变形的影响,其应变时程造成的累积损伤增量比不考虑其影响所造成的损伤增量高出30%。因此,需要严格控制随机干扰和温度变形的影响,将真实的动态应变信息加以提取后才能进行大跨缆索桥的疲劳状态评估。     

多点地震激励下大跨连续钢构桥易损性分析

针对地震动存在行波效应、场地效应、不相干效应等因素,分析大跨连续钢构桥在一致地震激励输入响应时结构内力和变形会被偏估问题,考虑结构及地震动不确定性,采用蒙特卡罗方法建立一致激励与多点激励两种工况下大跨连续钢构桥-地震动系统随机样本。以桥墩位移延性比表示桥梁破坏状态阶段,对桥梁易损性进行分析,给出大跨连续钢构桥结构的易损性曲线,得到同样程度破坏的多点地震激励与一致地震激励下加速度峰值关系。     

大跨度斜拉桥在接连两次地震作用下的响应分析

通过将地震动时程首尾相连的方式来模拟桥梁结构接连遭受两次地震作用,并利用ANSYS非线性时程分析程序,通过具体算例,对大跨度斜拉桥分别进行一次和二次地震作用下的弹塑性行时程分析,进而比较大跨度斜拉桥在一次和接连两次地震作用下的响应特点,这对以后实际桥梁的抗震设计具有重要意义。     

大跨度斜拉立体桁架的水平地震反应分析

大跨度斜拉立体桁架是一种频谱密集周期较长的杂交结构体系,以该结构的两塔三跨和一塔两跨两种体系为对象,研究了通过控制振型参与质量贡献率来确定采用振型分解反应谱法分析时参与组合所需的振型数,探讨了水平地震反应分布规律,并进行了时程分析。研究表明:地震反应振型组合需取前20阶振型具有足够的精度,桁架最大竖向位移和塔顶水平位移及桁架和索的内力反应不大,而塔根的内力反应较大,设计时应给予足够重视。对一塔两跨体系,时程分析结果比振型分解反应谱法分析结果普遍偏大,该结构体系在设计时应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。     

基于并行计算的大跨度斜拉桥行车安全分析

采用有限元分析方法对轻轨车辆在大跨度双层斜拉桥上的行车安全进行了评估。建立了斜拉桥与轻轨车辆耦合振动的精细三维有限元模型,其中桥梁模型包括主塔、过渡墩、辅助墩、支撑桩、土体、斜拉索以及桥面系统等;轻轨车辆模型包括车体、转向架、轮对及弹簧阻尼系统等,整体有限元模型的单元与节点数均超过百万。设计了基于接触均衡的并行分区算法,在上海超级计算中心的曙光4000A上完成了仿真计算,解决了模型庞大带来的求解困难。求得了轻轨车辆在大跨度斜拉桥上运行的轮轨横向和垂向接触力,通过计算最高车速下单车匀速、双线汇车两种工况的轮重减载率及脱轨系数,分析了桥梁的行车安全,结果为斜拉桥的安全设计提供了参考依据。     

基于试验的大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

基于能量集中耗散的理念,提出在连体结构一侧塔楼设置减震层,形成具有耗能减震层的连体结构控制体系,并利用达朗贝尔原理推导了该体系的振动微分方程,研究了三种不同结构形式的连体结构控制体系最优参数特征及减震效果。结果表明：这三种连体结构控制体系的最优阻尼系数与刚度随减震层位置的上升呈下降趋势,其中最优阻尼变化相对平稳,而最优刚度则变化较大;当减震层设置在低楼层时,可以获得相对较好的减震效果,且在偏刚塔楼设置减震层的减震效果更佳,但最优参数数值更大;左右塔楼的减震效果存在一定差异性,其中左塔楼楼层响应所呈现出减震层位置越低效果越好的趋势更加明显,右塔楼则在减震层位置附近的楼层具有较好的减震效果;连体结构设置减震层后,其顶层响应抑制效果显著。     

大跨屋盖风荷载的频域特性试验研究

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行测压试验,获得了测点的在36个风向角下的风荷载。对风荷载的功率谱、相关系数、相干函数进行了细致分析,讨论了风场对脉动风压频域特性的影响。得出一些结论：脉动风压功率谱表现很强的漩涡脱落特征,其斯脱罗哈数约为0.295;测点风压相关系数横风向强于顺风向,均随着测点间距的增大而减小,并且边缘区域测点的相关性高于中间区域测点;测点风压的相干系数随着测点距离的增大而减小,且顺风向高于横风向。     

特大跨径三塔两跨悬索桥的位移特性初探

泰州大桥采用三塔两跨悬索桥方案,以泰州大桥工程为例,分析了三塔悬索桥与双塔悬索桥位移特征的不同点,并研究分析了塔的刚度、高度、主梁高度、矢跨比变化、边中跨比变化对三塔悬索桥位移特征的影响。     

典型体育馆屋盖表面平均风压特性及干扰效应风洞试验研究

为了满足沈阳市铁西新区体育馆的抗风安全需要，进行了表面风压分布特性风洞实验研究。详细介绍了试验所采用的主要技术参数和基本的数据处理方法；对比研究了在有、无临近建筑物干扰情况下的体育馆屋盖表面风压分布的等值线图和结构典型测点在不同风向角下的风压变化规律。结果表明，当施扰建筑位于上游时能减小风对体育馆屋盖的升力作用，在平行位置将增加对屋盖的升力作用，在下游时可减少对屋盖的升力作用。     

Failure analysis and retrofitting of superheater tubes in utility boiler

The extreme spray water mass flow rate deviation was observed to occur in the middle temperature superheater of Sahand 2 × 325 MW Power Plant utility boiler, which severely affected its economic performance and safe operation. Boilers operating in these conditions led to failure in superheater tubes at the same place for two consecutive times in a three year span. Thus, the failure analysis of superheater tubes by investigating the visual inspection, chemical, scale and creep analysis was carried out. The brittle failure occurred in the superheater tubes after the fuel was changed from natural gas to heavy oil. Failure analysis showed that tubes were suffering from long term overheating which was instigated by high spray water flow rate. In order to rectify the boiler operating conditions, some modifications were applied in the boiler unit 1 and operating parameters on this boiler were compared with boiler unit 2. The results showed that the 8.33% reduction in heating surface area corresponds to 52.84 and 17.80% reduction in spray water mass flow rate for capacities equal to 300 and 260 MW, respectively.     

大跨屋盖脉动风压的非高斯特性研究

在大跨屋盖表面局部区域,特别是迎风边缘区域和屋盖拐角区,风荷载会表现出明显的非高斯特性,如果仍采用高斯模型来描述,往往会产生较大误差。基于五种典型大跨度屋盖结构的风洞试验,对屋盖表面局部风压的高斯和非高斯特性进行了研究。首先通过对第三阶、第四阶矩统计量归纳分析,给出划分高斯区和非高斯区的标准并对大跨度屋盖进行分区;同时,运用基于k-s检验的曲线拟合方法也得到风压非高斯分区,利用分区结果,得到保证率为99.38%的峰值因子取值。将两种方法相对比,发现得出的分区结果相似:非高斯区域往往集中在来流前缘、后部尾流区及高点角区附近。此外,分析结果表明,对于大跨屋盖结构,应适当提高我国荷载规范中的峰值因子并按结构分区取值。     

大跨度柔性斜拉-悬索体系风-车-线路耦合振动研究

针对斜拉-悬索体系跨度大、刚度小以及对风和车辆作用较为敏感的特点,以一待建空中客车系统为工程背景,在分析风、车、线路三者相互作用的基础上,建立了风-车-线路非线性空间耦合分析模型。对有限元分析软件ANSYS进行二次开发,通过风荷载和车辆荷载的自动加载,实现车辆运行全过程的仿真模拟,从而得到车辆和斜拉-悬索体系的动力响应。实例分析结果表明,斜拉-悬索体系中斜拉索的位置和刚度对车辆的竖向加速度响应有显著的影响。研究结论为大跨度柔性斜拉-悬索体系的进一步优化设计提供了依据。     

Relationships between accident investigations, risk analysis, and safety management

Several different approaches to achieve safety are in common use, and examples are accident investigations (AI), risk analysis (RA), and safety management systems (SMS). The meaning of these concepts and their practical applications vary quite a lot, which might cause confusion. A summary of definitions is presented. A general comparison is made of application areas and methodology. A proposal is made how to indicate parameters of variation. At one end of the scale there are organisations, which are highly organised in respect to safety. At the other end are small companies with informal safety routines. Although the three concepts differ in a number of respects, there are many links between them which is illustrated in a model. A number of relations have been described mainly concerned with more advanced organisations. Behind the practical safety work, there are varying sets of more or less explicit explanations and theories on safety and accident causation. Depending on the theory applied, the relations between approaches can be more or less clear and essential.     

大跨度斜拉桥施工阶段抗风性能变化规律

大跨度斜拉桥是一种在风力作用下易发生变形和振动的柔性结构,其施工阶段结构抗风性能比成桥状态有所降低。采用数值模拟方法系统研究了大跨度斜拉桥单、双悬臂两大施工过程结构抗风性能的变化规律,包括结构动力特性及风致抖振响应。结果表明,随着单悬臂长度的增长,侧弯、扭转基频不断下降,侧弯基频降速较快,竖弯基频则在250m悬臂长度内呈现一个上升区段;随着双悬臂长度的增加,侧弯基频下降最快,竖弯和扭转基频下降速度呈现先变快后减慢的规律。当单悬臂长度在300m悬臂范围内,悬臂端部竖向抖振响应随悬臂长度基本呈线性增长;侧向抖振位移在200m悬臂长度范围内基本呈线性增长,超过200m之后,增速明显加快。当双悬臂长度在200m范围以内,抖振位移基本呈线性缓慢增长,当超过200m后,竖向抖振位移急剧增长,侧向位移增长速度亦加快,此时需充分考虑结构抖振响应对施工安全的影响。单悬臂端部抖振响应由主梁一阶模态起主要贡献,二阶模态亦有重要参与;双悬臂则以二阶振型,即对称振型起主要贡献。     

某型机库桩基射流成孔仿真研究

为了采用聚能效应快速成孔技术解决某型机库桩基快速成孔的实际问题,基于聚能效应原理,结合桩基成孔需求,设计了聚能药包穿孔方案。在ANSYS workbench的DesignModeler建模平台进行了建模,在AUTODYN环境下对聚能药包快速穿孔方案进行了仿真。仿真结果显示:圆锥型药型罩聚能射流可以形成一定深度的孔,孔口整齐,"长葫芦"形状,为非理想"喇叭口";整个射流形成的孔深为1 279mm,孔径58mm;射流在穿孔过程中出现了"断裂"与"颈缩"现象,说明射流过程产生了振荡而"失稳",一定程度上影响射流穿孔深度,但能够达到工程要求。聚能射流穿孔速度快、质量好,不受地理条件影响,是某型机库桩基快速成孔理想技术,对于军事装备快速部署具有实际意义。