太原市南中环快速路高架桥箱梁计算分析

以已施工完成的太原市南中环快速路高架桥(36+56+36)m连续箱梁为例,采用有限元软件桥梁博士建立其计算模型,按不同工况计算该桥在恒载和恒载+活载作用下的桥梁力学性能,包括上部结构纵向和横向计算分析,计算结果表明,桥梁截面拉应力和压应力均可满足规范要求。     

新月形拱-悬臂梁组合体系桥梁受力性能研究

以某主跨158 m的新月形拱-悬臂梁组合体系桥梁方案为例,与去掉副拱的单拱-悬臂梁组合体系桥梁进行恒载、活载、温度作用下受力性能的对比,进一步分析2种组合体系桥梁的稳定性能,最后对组合体系桥梁中梁与拱所承担的荷载进行分析。研究结果表明:新月形拱的副拱可分担主拱轴力,但对主拱弯矩影响较小;2种组合体系的第一类失稳均为面外反对称失稳,新月形拱的副拱可增加桥梁稳定性能;组合体系中新月形拱所承担的恒载较小、活载较大,特别在车道荷载满布中跨工况下,新月形拱的主拱可承担74%的活载,副拱可承担6%活载。     

太原市学府街高架桥变截面连续箱梁计算分析

以正在施工的太原市学府街高架桥(40+56+40)m变截面连续箱梁为例,采用有限元软件桥梁博士建立其计算模型,按不同工况计算了该桥在恒载和恒载+活载作用下的桥梁力学性能,包括上部结构纵向和横向计算分析。计算结果表明,箱梁截面拉、压应力满足规范要求。     

大跨度预应力混凝土桥智能拆除技术现状与展望

为实现大跨度预应力混凝土桥拆除的安全可控,通过分析桥梁拆除的特点及存在的技术问题,明确了基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除的概念,厘清了桥梁智能拆除技术的发展阶段,展望了基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除应用前景,综述了数字孪生体技术在桥梁工程中的研究现状; 结合某大桥拆除工程案例,对数字孪生体技术进行探索应用,不断提高桥梁拆除过程内力状态预测和控制精度,避免再利用构件二次损伤。研究结果表明:大跨度预应力混凝土桥拆除具有恒载内力状态不确定和施工状态不可控的特点,拆除时的结构力学行为是一个瞬间释放的过程,当主梁恒载负弯矩无法匹配预应力提供的正弯矩时,墩梁结合处梁段存在底板拉裂和顶板压溃的风险; 服役桥梁在荷载和环境长期耦合作用下结构性能不断劣化,由于养护不到位导致桥梁过早进入病害高发期,迫切需要通过养护加固提升结构性能,但是“过度医疗”的桥梁结构在经过长期运营后结构性能劣化速率会不断加快,将大大缩短桥梁的使用寿命,因此在最佳的养护时机采取合适的养护措施可以有效延长桥梁使用寿命; 然而,一系列维修加固措施又会使得桥梁结构状态精准评估和预测愈发困难; 桥梁智能拆除是借助新一代信息技术,实时掌握桥梁拆除全过程的真实受力状态,通过数据驱动虚拟桥梁在拆除过程中进行自感知、自演化、自学习、自评估、自决策和自执行,逐步实现人机协同拆除、自动化智能拆除的施工创新模式; 借助三维激光扫描仪和全站仪对桥梁结构进行数字重构,精准掌握桥梁恒载分布状况及拆除梁段吊重,通过状态反演的方法对拆除前外观病害和拆除中结构响应进行状态验证和模型修正,明确病害成因及演化规律,掌握结构恒载内力状态,动态调整监控阈值逐步逼近桥梁真实应力状态,从而预先识别风险工况并采取积极高效的安全控制措施,实现桥梁拆除过程的精准预测和控制; 对桥梁拆除后再利用构件进行精确测量、有损检测、耐久性试验和长期性能实时监测,有助于提高数字化检测技术的测量精度和效率,推动桥梁结构长期性能演化规律研究; 基于数字孪生体技术的桥梁智能拆除研究方向应重点关注桥梁损伤构件无损检测技术及定量分析方法、桥梁结构病害和长期性能演化规律、既有损伤的桥梁结构精细化模拟仿真技术、基于物联网技术的桥梁智能监测系统、基于数据驱动的智能拆除机器人自动化施工技术和桥梁全生命周期内数字模型构建、使用、维护、管理体系。     

考虑抗力修正系数和静载试验效率的#br# RC简支梁桥限载取值

为确定静载试验验证后钢筋混凝土简支梁桥的限载取值,提出一种考虑抗力修正系数和静载试验效率的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法。首先,以桥梁设计活恒载比值为基本参数,建立抗力下限值与验证荷载间的关系式,并构造考虑抗力左截尾数分布特征的限载分析模型。进而,根据钢筋混凝土梁抗弯承载能力设计表达式,计算与不同抗力修正系数和静载试验效率对应的结构安全等级一级桥梁限载系数。最后,通过分析现行规范桥梁汽车荷载效应与典型车辆荷载效应比值,提出典型五轴车辆的限载建议值。结果表明：抗力修正系数和荷载效率对桥梁限载取值有较为明显的影响;在相同设计活恒载比值下,抗力修正系数和静载试验效率越大,试验验证后桥梁容许的典型车辆总重限值也就越高;研究成果可为静载试验后桥梁的限载取值提供依据。     

考虑抗力修正系数和静载试验效率的RC简支梁桥限载取值

为确定静载试验验证后钢筋混凝土简支梁桥的限载取值,提出一种考虑抗力修正系数和静载试验效率的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法。首先,以桥梁设计活恒载比值为基本参数,建立抗力下限值与验证荷载间的关系式,并构造考虑抗力左截尾数分布特征的限载分析模型。进而,根据钢筋混凝土梁抗弯承载能力设计表达式,计算与不同抗力修正系数和静载试验效率对应的结构安全等级一级桥梁限载系数。最后,通过分析现行规范桥梁汽车荷载效应与典型车辆荷载效应比值,提出典型五轴车辆的限载建议值。结果表明:抗力修正系数和荷载效率对桥梁限载取值有较为明显的影响;在相同设计活恒载比值下,抗力修正系数和静载试验效率越大,试验验证后桥梁容许的典型车辆总重限值也就越高;研究成果可为静载试验后桥梁的限载取值提供依据。     

脆性岩石的细观裂纹损伤及其时效特征

本文在单调加载和恒载蠕变条件下进行了脆性岩石损伤动态全过程的细观试验．研究了细观裂纹的形式、发展及其损伤效应．探讨了断裂过程区的细观裂纹损伤特性．结果表明．细观裂纹是导致脆性岩石损伤极其重要而基本的因索．且具有显著的时效特征．在此基础上．将细观裂纹几何参数与岩石宏观力学参量相联系，分别建立了脆性岩石在单调加载和蠕变条件下的细观裂纹掏伤模型．并作了相应验证．     

浅析弯桥倾覆原因和改善方法

基于近年来若干桥梁在超载车辆作用下的倾覆事件,分析了桥梁倾覆破坏的原因,提出了倾覆破坏的机理是结构恒载的抵抗力矩和活载倾覆作用力矩的平衡,并探讨了倾覆影响因素。最后总结了弯桥抗倾覆的设计方法和管养措施。     

箱梁拼宽时隔板构造对翼缘应力的影响及处理

分析了箱梁拼接时设置隔板前后,在恒载、活载、支座沉降以及荷载组合下拼接段翼缘应力变化情况,根据分析提出了拼接段翼缘的相关处理措施,以保证箱梁拼接段工程质量,更好地解决桥梁的拓宽问题。     

不同抗力水平公路桥梁限载分析模型

针对钢筋混凝土中、小跨径简支梁桥,提出一种适用于不同设计荷载等级或抗力衰减桥梁的限载取值简化分析方法。首先,通过引入抗力修正系数, 构造钢筋混凝土梁受弯破坏极限状态函数。进而,以规范建议的钢筋混凝土受弯抗力、恒载效应概率密度函数为依据,提出考虑抗力修正系数的桥梁限载简 化分析模型。在此基础上,以04规范桥梁的设计抗力水平为基准,以设计采用的活恒载比值为基本参数,计算与不同抗力修正系数对应的桥梁限载系数。最 后,以13m钢筋混凝土空心板梁为例验证限载分析模型,通过分析限载系数和典型车辆限载取值,给出了限载取值的修正方法。结果表明,按所提限载分析 模型推算的限载值均有一定的安全储备,可用于不同抗力水平桥梁的限载分析。     

Development of an integrated structural health monitoring system for bridge structures in operational conditions

This paper presents an overview of development of an integrated structural health monitoring system. The integrated system includes vibration and guided-wave based structural health monitoring. It integrates the real-time heterogeneous sensor data acquiring system, data analysis and interpretation, physical-based numerical simulation of complex structural system under operational conditions and structural evaluation. The study is mainly focused on developing: integrated sensor technology, integrated structural damage identification with operational loads monitoring, and integrated structural evaluation with results from system identification. Numerical simulation and its implementation in laboratory show that the system is effective and reliable to detect local damage and global conditions of bridge structures.     

由刚度衰减规律预测混凝土梁疲劳寿命的试验研究

通过混凝土梁的低周疲劳破坏试验,引入动态模量和损伤变量的概念,研究了混凝土梁由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律。建立了疲劳寿命与动态模量之间关系的数学模型,提出了通过较少循环的试验结果来预测混凝土梁疲劳寿命的方法。该方法也可以用于受交变荷载作用的已建混凝土结构在使用荷载发生变异情况下的可靠性评估。     

基于模态区间分析的结构不确定性损伤评估

针对实际工程结构中难以避免的不确定性因素,如材料非均质、边界条件不清晰、测试误差、模型误差等,提出利用模态区间分析求解包含不确定性参数的梁损伤评估方法。首先建立钢箱梁和钢筋混凝土梁的计算模型,以区间形式定义梁几何、材料参数的不确定性,体现各参数的可能波动范围;然后将结构静力学方程扩展成区间方程,通过模态逻辑对区间方程进行重新释义;最后在梁上施加集中荷载,计算得到梁关键应变点的区间工作状态。分析中通过降低梁单元的弹性模量来模拟损伤,再比较确定性方法、经典区间算法和模态区间分析的计算结果。结果表明:与确定性损伤评估方法不同,区间算法允许结构包含不确定性参数,认为落在区间包络线内的应变值是合理的,而当某荷载下应变值超出包络范围时说明梁发生了损伤;模态区间分析计算得到的区间包络范围要明显小于经典区间算法,能够有效避免计算过程的参数区间扩张,而且可以及时发现梁的损伤和损伤时所对应的外荷载,避免结构损伤进一步的恶化。     

普通RC梁与预应力RC梁的损伤分析

基于刚度下降提出了一种混凝土损伤指标,可直接表示为应变的函数。建立了弯矩与梁的变形、挠度、损伤等之间关系的一般公式,用数值计算方法给出了它们之间的关系曲线。对简支梁在常见荷载形式下进行全过程损伤分析,比较了普通RC梁和预应力RC梁的损伤情况,说明了本方法的可行性及其与实际现象的一致性,为设计、施工和维修加固提供有效依据。     

钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式，主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏，对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少，尤其缺少快速准确的抗爆分析方法。基于等效单自由度模型理论，改进了钢筋混凝土梁抗爆分析的直剪单自由度方法，提出了直剪、弯剪联合破坏的判定准则，给出了两种破坏模式下钢筋混凝土梁动态响应的计算方法。进一步考虑爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏，提出钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法，并给出了其分析步骤。该方法可以直接评估爆炸荷载下钢筋混凝土梁式构件的破坏模式，并计算其动态响应。通过有限元软件LS-DYNA数值模拟了不同爆炸工况下钢筋混凝土梁式构件的动态响应和破坏模式，与改进的等效单自由度方法的计算结果进行了对比，验证了提出的改进等效单自由度分析方法的正确性。     

Fatigue stress monitoring and analyses for steel box girder of Runyang Suspension Bridge

The monitoring of fatigue stress of steel bridge is a key issue of bridge health monitoring and safety assessment. This paper aims to find out the strain history features of the girder components of Runyang Suspension Bridge (RYSB) under vehicle and environmental loading during its first year of service based on the strain-history data recorded by structural health monitoring system installed in the bridge. The fatigue stress spectrums of steel box girders under normal traffic load, heavy trucks and typhoon loads were studied as well as the correlation between varying strain and temperature based on real-time monitoring of temperature histories. The results show that, monitoring on local strain in health monitoring systems of RYSB can effectively provide the information on fatigue stresses. The range of the equivalent fatigue stress on the monitoring location of the bridge is currently low, mainly due to varying traffic loading and temperature. There exists significant correlation between varying temperature and mean value of fatigue stress. Effect of the passing of heavy trucks on bridge fatigue is quite significant since the value of the cumulative fatigue damage generated by heavy trucks is 10 to 100 times larger than that by normal traffic. Therefore, the effect on fatigue cumulative damage due to heavy trucks or overloaded vehicles needs to be monitored and paid much attention to.     

分布式光纤混凝土梁应变测试研究

分布式光纤由于其长距离、分布式、实时在线监测,适用于大坝、水闸等土木工程结构的健康监测。文中在梁纵向钢筋、混凝土梁外表面分别布置分布式光纤传感器,判定混凝土梁开裂荷载及裂缝分布。研究结果表明:分布式光纤传感器能够对RC梁结构应变、裂缝进行准确的监测;分布式光纤传感器进行结构健康监测是可行的。     

复杂荷载作用下单向受弯简支钢梁的弹性临界弯矩

为了研究单向受弯简支钢梁的弹性弯扭屈曲理论,尤其是复杂荷载作用下的临界弯矩计算,针对端弯矩和任意集中荷载共同作用下的简支梁,首先给出了能够模拟复杂变形并满足边界条件的侧向弯曲变形函数和扭转变形函数,以及任意荷载下的构件弯矩表达式,然后采用Rayleigh-Ritz法推导出了简支梁临界弯矩及其参数的通用计算公式,临界弯矩计算公式与传统公式在形式上完全相同,便于应用。算例分析表明：该通用公式不仅适用于端弯矩、任意集中荷载、满跨均布荷载单独作用下的简支梁,也适用于端弯矩和任意集中荷载共同作用下的简支梁,具有广泛的适用性,且精度较高。     

光纤光栅传感技术在水工结构监测中的应用研究

应用新型光纤光栅传感技术,结合常见水工混凝土结构物的结构特征,采用结构测试、损伤评估等理论,建立了结构健康监测体系,对新型光纤光栅传感器在水工结构健康监测中的应用进行了相关研究,以此解决水工结构监测系统实际应用存在的基本构架技术问题。     

南昌新八一大桥健康监测预警指标计算分析

为了保证桥梁健康监测系统的有效性和及时性,给桥梁管理者提供维修及加固的依据,以南昌市新八一大桥为工程背景,在有限元数值模拟结合传感器监测数据的基础上,建立了多指标并行预警的结构预警体系,阐述了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对索力、关键部位应力和挠度、疲劳车辆荷载、固有频率变化率等预警指标进行了计算分析。应用结果表明,在当前荷载作用下新八一大桥的各项预警指标的结果都正常,满足使用要求。