MgO膨胀剂对超高性能混凝土收缩性能的影响

为明确MgO膨胀剂(MEA)对超高性能混凝土(UHPC)收缩性能及抗压强度的影响,本文通过抗压强度和自收缩试验来评估不同活性、不同掺量MEA对UHPC的作用效果,并对其作用机理进行分析。结果表明,不同活性的MEA均能有效抑制UHPC的收缩,其中高活性的MEA水化速率相对较大,对UHPC早期的自收缩抑制效果明显。然而,MEA与水泥之间“争水效应”的存在,使得掺加高活性MEA的UHPC的抗压强度较同龄期掺加低活性MEA的UHPC的抗压强度低6%左右。MEA的掺量是影响其减缩效果的重要因素,当MEA掺量超过6%(质量分数)时,受UHPC基体自由水含量的限制导致其膨胀性能不能充分激发,难以进一步提升MEA的膨胀性能。综合考虑MEA对UHPC的收缩性能与力学性能的影响,本文建议选用活性值为220 s、掺量为6%的低活性MEA。     

基于重分析加速的SIMP方法及在桥梁选型中的应用

针对拓扑优化中固体各向同性惩罚(SIMP)方法在优化循环中需反复进行有限元分析而导致计算效率低下的不足,提出了基于组合近似重分析(CA)与SIMP方法相结合的拓扑优化加速算法。为避免迭代过程中重分析误差对最终拓扑结果的影响,采用引入自适应CA算法并采用序列级数收敛性估计近似误差,并提出了一种基于误差控制的重分析更新准则。通过数值算例对比了标准SIMP和改进SIMP方法的拓扑优化结果及计算效率。结果表明,改进的SIMP方法在得到相近拓扑构型的条件下减少了83.6%～91.8%的有限元分析次数,说明所提出的基于CA加速的SIMP方法能显著提高拓扑优化的计算效率。最后将改进SIMP方法应用于一座人行桥的选型,发现该方法优化的人行桥拓扑构型清晰,计算效率高,相比初始构型,拓扑构型可以降低结构的应力、提升人行桥的舒适性。     

城市桥梁顶升改造中桥面调平层设计与优化

以厦门市仙岳路与成功大道立交改造提升工程为背景,以减小调平层自重导致的二期恒载为目的,提出了适用于普通混凝土调平层的3种结构形式,并采用粒子群优化算法得到在相同应力水平下3种不同调平层的最优参数和最大减载率。结果表明,带有拱形钢波纹管内衬的调平层结构能获得接近70%的减载效果。     

基于拓扑优化及拉压杆模型的宽箱横梁配筋方法研究

以一座大悬臂箱梁桥全桥实体分析为基础,得出横梁在多种荷载工况下的受力特点,进而得出横梁受力的简化荷载模型,以实体分析的结果能很容易确定提出的荷载简化计算模型的各参数值。确定荷载模型后,以二维平面应力单元模拟横梁对其在最不利荷载工况下进行拓扑优化,得到横梁用于拉压杆模型的构型,并总结了类似形式横梁拉压杆模型的构造方法,最后结合规范给出了针对各拉、压杆件的配筋计算公式。     

体外预应力加固中新建混凝土锚块加固措施研究

针对某桥梁新建锚块在加固时体外索张拉后出现的病害,根据现场检测数据,分析了锚块病害原因,并提出采用粘贴钢板的方法对锚块进行二次加固,采用实体有限元方法研究了加固前后锚块的变形和应力分布,获得了加固钢板的构造形式和最不利应力区域,并对螺栓的布置方式给出了合理建议。     

基于改进多保真度模型的T梁桥自振频率的不确定性量化方法研究

为解决蒙特卡洛法在T梁桥不确定性量化中的计算效率低下的问题,提出了基于改进多保真度模型的不确定性量化方法,以悬臂梁和某T梁桥为例研究了该方法的计算效率及精度。将梁的弹性模量和密度作为不确定性变量,频率作为响应,采用拉丁抽样对高、低保真样本进行试验设计,分别采用实体模型和铁木辛柯梁模型计算高、低保真样本的频率。使用高、低保真样本和频率响应建立基于Hierarchical Kriging(HK)模型的梁振动的多保真模型,并采用PSO算法改进模型的超参数寻优过程。不确定性量化结果显示,HK模型的预测结果的均方根误差和相对最大绝对误差最大约0.03%,KL散度值接近为0,并且计算效率提高了1 000倍以上,证明了该方法在实际工程结构不确定性量化中的实用性和高效性。