深水大跨桥梁施工技术2020年度研究进展

随着我国经济实力的不断增强、科学技术水平的显著提升,桥梁工程正朝着跨度更大、基础更深、桥塔更高的方向快速发展。在此过程中,桥梁建设者遇到了很多新难题,例如：深水基础浮运下沉过程中精准定位、超大型沉井基础防冲刷、大直径钻孔桩施工、大跨度斜拉桥索塔锚固构造优化、超高桥塔大体积混凝土水化热温度控制、超高桥塔新型液压爬模系统开发等,已成为影响深水大跨桥梁安全顺利施工、长期可靠运营的关键问题。为促进深水大跨桥梁施工技术的发展,提高深水大跨桥梁施工人员解决相关问题的能力,为深水大跨桥梁的推广提供技术支持,围绕深水大跨桥梁施工面临的上述关键问题,对2020年国内外研究者的相关研究进展及成果进行了分析与汇总。     

桥梁信息化及智能桥梁2020年度研究进展

以信息化、智能化为特征的数字化时代的到来推动了桥梁工程技术的发展与创新,有必要将云计算、大数据、人工智能、3D打印、机器人等战略性新兴产业技术与桥梁工程相融合,从智能设计、智能施工、智能运维等多个维度,推进桥梁工业化、数字化、智能化升级。本文从桥梁信息化、智能检测与安全运维、智能防灾减灾、智能材料等方面,综述了2020年该领域前沿技术和重要成果,总结了研究热点与前景展望。分析表明：BIM技术可以提升桥梁正向设计精细化水平、施工过程控制和管理准确化程度;无人机、机器人等智能检测技术与机器学习、卷积神经网络等人工智能技术提高了桥梁检测的精度和效率;高性能智能材料的应用促进了桥梁结构的自感知性、自适应性、自调节性和自诊断性;基于人工智能的自然灾害监测与预警为桥梁智能防灾减灾提供了新的发展思路。未来应将人工智能技术深度融合桥梁设计、建造和养护的全生命周期,顺应信息化、智能化的发展趋势,实现桥梁强国梦。     

桥梁美学2020度年研究进展

本文通过梳理过去一年国内外桥梁美学的发展状况,从桥梁美学思想与理论,桥梁美学设计方法与理论,桥梁景观设计与改造,桥梁规划设计,桥梁历史文化设计与研究,新技术在桥梁美学设计中的应用,桥梁美学设计应用实践等方面阐述了桥梁美学的发展成就;对将来的研究热点和发展方向进行了简要预测;提出了建议和观点,希望对桥梁美学理论和设计实践有所裨益。     

超高性能混凝土(UHPC)在桥面板体系中的应用2020年度研究进展

超高性能混凝土（UHPC）与正交异性钢桥面板的组合是近年来桥梁工程中新材料、新构造研究的典型范例。UHPC桥面板的刚度较大,可以有效减小桥面板中的局部变形,从而明显降低正交异性钢桥面板中的疲劳应力幅,改善其抗疲劳性能。从新构造、剪力连接件性能、组合桥面板基本力学性能、组合桥面板疲劳性能及UHPC材料与构件力学性能等几个方面对UHPC-正交异性钢桥面板组合体系的研究进展进行综述,其内容主要为2020年以来发表的工作,部分兼及更早的研究成果。     

考虑寄生参数的隔离型双有源桥DC-DC变换器的开关开路故障分析与容错控制策略

双有源桥(DAB)DC-DC变换器开关管的驱动电路故障导致开关开路故障(OCSF),这使得DAB系统拓扑对称性缺失、高频电压和电流发生畸变和直流偏置,进而对系统的可靠性和长期运行稳定性造成不良影响.对此,研究DAB开关管和高频变压器寄生参数对OCSF后系统运行状态的影响,以完善DAB故障分析体系.针对OCSF问题,提出一种基于对称拓扑和对偶原理的故障容错策略,通过闭锁开关使系统运行拓扑恢复对称,并在此基础上提出一种不改变控制器参数、只需改变控制器输出饱和参数的实用控制方法,并在理论上讨论了该方法的可行性.最后,通过实验验证了OCSF模态分析及所提容错控制策略的正确性.     

玻璃纤维复合材料用于桥梁的可行性

简述玻璃纤维复合材料的性能和发展现状等，给出了其在桥梁中的应用实例，提出了有关该类材料桥梁设计的一些看法，分析表明，玻璃纤维复合材料桥梁具有质量轻，结构的整体性和耐久性好，安全可靠，施工便利等优点，但价格和建筑成本等因素帛约了其在桥梁中的广泛应用，今后需要在桥梁的结构形式和材料的合成工艺等方面开展研究，以便使它具有与其它传统材料相当的价格和建筑成本；预测玻璃纤维复合材料将会在桥梁中得到广泛应用。     

Nonlinear tracking control of underactuated cranes with load transferring and lowering: Theory and experimentation

A bridge crane is a complicated nonlinear underactuated mechatronic system, for which high-speed positioning and anti-swing control is the kernel objective. Existing methods for varying cable length cranes require either linearizations or approximations, when performing analysis, and they usually assume small load swing; moreover, the ranges of the tracking errors cannot be guaranteed during the overall process. Motivated by these facts, we present a new tracking scheme for cranes with load horizontal transportation and lowering control, which achieves simultaneous load swing suppression and elimination. To the best of our knowledge, the proposed method yields the first feedback closed-loop control result not needing linearization or approximation operations to the original nonlinear crane dynamics with cable length variation, while relaxing the common assumption imposed on load swing associated with existing methods. It can also guarantee that the tracking errors are always within a priori set bounds and converge to zero rapidly. Lyapunov-like analysis is implemented to support the theoretical derivations. We carry out hardware experiments to illustrate the superior control performance of the new method.     

基于通用即插即用的服务监控机器人在智能家居中的应用

针对智能家居系统中多种异构电子设备难以与其他设备集成的问题,采用一种通用即插即用(UPnP)方式将服务机器人集成到智能家居系统中,着重介绍了集成后衍生的新服务.首先系统地介绍了UPnP标准和服务机器人Rovio;然后开发一个PC应用程序作为服务机器人和家庭智能网络之间连接的虚拟桥,形成服务机器人为智能家居网络提供服务的控制回路.最后通过一些实际操作来验证UPnP Rovio虚拟桥的性能,旨在探索服务机器人集成到智能家居的可能性和一些衍生的先进服务.通过路径跟踪、垃圾检测等一些先进服务的实际演示验证了通过UPnP方式将服务机器人集成到智能家居网络中的可行性,并展示了智能家居互通后的巨大潜在利益.     

增压风机用高速无刷直流电机控制系统设计

根据增压用无刷直流电机的具体需求,设计了一套无刷直流电机H桥驱动电路;建立了无刷直流电机的数学模型,分析了变积分PID的优点;在Matlab环境下,设计了实际系统的变积分PID控制器;最后,将系统的运行数据上传至上位机,并对实际运行情况进行了分析。分析表明,控制系统设计较合理,并具有一定的参考价值。     

斜拉桥预应力混凝土索塔锚固结构受力性能分析

为了研究U形与直线预应力束混合布置索塔锚固结构的受力特性,以国内某姊妹塔斜拉桥的菱形桥塔为例,采用通用有限元程序建立索塔锚固结构的节段有限元模型,分析索塔锚固结构在预应力荷载与斜拉索水平力共同作用下的受力情况。结果表明:在索塔锚固结构中采用U形与直线预应力束混合布置能较好的满足设计要求,使锚固区整体处于较为合理的压力状态之下,除局部的应力集中外,基本消除了斜拉索作用下顺桥向塔柱的拉应力;在齿块与塔柱内壁的结合处存在应力集中现象,应当引起足够的重视,施工时应严格控制施工质量。