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桥梁建设 2023年第5期53卷 74-82页

作者：高立强余丽辉王康宁张佳斌秦世强桥梁智能与绿色建造全国重点实验室湖北武汉430034 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

为分析中外规范对钢-UHPC组合桥面疲劳评估的适用性,以武汉军山长江大桥加固改造工程为背景,分别利用美国规范AASHTO LRFD Bridge Design Specifications、欧洲规范Eurocode 3:Design of Steel Structures(BS EN 1993-1-9:2005)、日本规范《道路桥示方书·同解说(钢桥篇)》和中国规范《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)评估该桥正交异性钢桥面板经UHPC铺装层加固后的疲劳性能和剩余寿命。采用Abaqus软件建立钢-UHPC组合桥面节段模型,采用中外规范的标准疲劳车加载,计算各疲劳细节处的应力幅值,并对比分析各疲劳细节处的应力水平;同时对运营状态下各疲劳细节处开展连续动应变监测,获取各疲劳细节处实测应力时程,对钢桥面板进行疲劳寿命评估。结果表明:美国规范更适用于重车比例较高的桥梁,欧洲规范更适用于桥面板较厚的桥梁,日本规范更适用于桥面宽度较小的桥梁,中国规范均可适用。当横隔板弧形切口应力水平较高时,美国规范疲劳评估结果的安全性不佳;在桥面板纵肋对接焊缝处,美国规范和日本规范的常幅疲劳极限值较欧洲规范分别低19.0%和22.2%,较中国规范分别低18.8%和22.0%;当桥面板纵肋对接焊缝应力幅为46~59 MPa时,采用美国规范和日本规范进行评估的结果更安全。除横隔板弧形切口和纵肋对接焊缝外的其余疲劳细节,中外规范给出的常幅疲劳极限值比较接近,评估结果均为无限寿命。

关键词：桥梁工程正交异性钢桥面板钢-UHPC组合桥面中外规范疲劳评估方法疲劳性能疲劳寿命应力监测

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超大规模支护转结构复合地下连续墙智能建造关键技术

超大规模支护转结构复合地下连续墙智能建造关键技术

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2024年全国工程建设行业施工技术交流会

作者：于硕李奔琦吴巨峰王瑞史晶桥梁智能与绿色建造全国重点试验室中铁大桥局集团有限公司

张靖皋长江大桥南航道桥是目前世界上在建最大跨径悬索桥(主跨2 300m),两侧锚碇基础为超大规模支护转结构复合地下连续墙,其中,北锚碇地下连续墙长为118m、宽75m、厚1.55m、深67m,分为1期钢箱混凝土槽段和2期钢筋混凝土槽段。针对北锚... 详细信息

张靖皋长江大桥南航道桥是目前世界上在建最大跨径悬索桥(主跨2 300m),两侧锚碇基础为超大规模支护转结构复合地下连续墙,其中,北锚碇地下连续墙长为118m、宽75m、厚1.55m、深67m,分为1期钢箱混凝土槽段和2期钢筋混凝土槽段。针对北锚碇地下连续墙1期、2期槽段搭接质量、槽段制安垂直度、混凝土绕流等系列技术难题,研发地下连续墙智能建造系统。该系统将BIM、物联网、大数据、云计算等信息化技术融入地下连续墙建造过程中,实现铣槽快速纠偏、钢箱(钢筋笼)精准下放与对接,控制成槽垂直度和1期槽段与2期槽段搭接质量满足规范要求,减轻施工现场人员的工作难度,提高施工质量与效率,助力安全、文明施工,为地下连续墙建造降本增效发挥重要作用。

关键词：悬索桥地下连续墙排插式刚性接头智能控制系统 BIM技术

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基于裂纹扩展分析的正交异性钢桥面板疲劳响应研究

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建筑钢结构进展 2024年第10期26卷 39-47页

作者：叶华文叶杨帆周亚栋王翔李云友桥梁智能与绿色建造全国重点实验室武汉430034 西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁大桥局集团有限公司武汉430050

轮载下正交异性钢桥面板的局部效应显著,相邻各疲劳易损细节的疲劳行为相互影响,特别是随着某个细节裂纹扩展,相邻细节疲劳应力可能增大,桥面板疲劳性能呈加速劣化趋势。疲劳应力响应及桥面板性能劣化评估已成为钢桥面板运营期面临的挑... 详细信息

轮载下正交异性钢桥面板的局部效应显著,相邻各疲劳易损细节的疲劳行为相互影响,特别是随着某个细节裂纹扩展,相邻细节疲劳应力可能增大,桥面板疲劳性能呈加速劣化趋势。疲劳应力响应及桥面板性能劣化评估已成为钢桥面板运营期面临的挑战和亟待进行的工作。为合理评估开裂正交异性钢桥面板的疲劳性能演化情况,基于既有足尺模型疲劳试验,综合采用有限元程序ANSYS和Franc3D的多尺度交互技术模拟钢桥面板典型疲劳易损细节裂纹扩展行为,探究裂纹扩展过程中各关键细节(顶板与U肋连接焊缝、U肋与横隔板连接焊缝、横隔板开孔处)的疲劳应力响应和演化情况。结果表明:裂纹扩展对正交异性钢桥面板局部变形(挠度)影响很小;不同开裂模式下,各细节处应力变化规律存在较大差异,裂纹扩展的响应呈现出局部特征,仅对最近的细节主拉应力有一定的增大效应;顶板与纵肋焊缝连接处和横隔板开孔处的裂纹扩展对相邻疲劳细节的主拉应力提升效果较显著,可能导致该处萌生裂纹。研究结果可为开裂后正交异性钢桥面板的疲劳性能评估提供参考。

关键词：正交异性钢桥面板裂纹扩展疲劳响应应力演化疲劳易损细节

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横门西特大桥异形桥塔智能施工关键技术

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桥梁建设 2024年第6期54卷 146-152页

作者：曾磊郑波涛孟园英郭广银伊建军广州市高速公路有限公司广东广州510290 保利长大工程有限公司广东广州510620 桥梁智能与绿色建造全国重点实验室湖北武汉430034 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034

南中高速横门西特大桥主桥为(66+390+324+66+66)m独塔双索面钢箱梁斜拉桥,桥塔为宝瓶形结构,高210 m,中塔柱倾斜82.5°,塔柱断面为八边形。塔柱采用分节段施工,下塔柱采用定型钢模及木模板施工;中、上塔柱7~24号节段采用多功能一体... 详细信息

南中高速横门西特大桥主桥为(66+390+324+66+66)m独塔双索面钢箱梁斜拉桥,桥塔为宝瓶形结构,高210 m,中塔柱倾斜82.5°,塔柱断面为八边形。塔柱采用分节段施工,下塔柱采用定型钢模及木模板施工;中、上塔柱7~24号节段采用多功能一体化智能造塔平台施工;下横梁采用落地钢管支架和牛腿相结合的方式施工,与塔柱同步施工;中、上横梁采用空中牛腿支架施工,与桥塔异步施工。多功能一体化智能造塔平台配置了一体化模架系统、智能布料系统、智能养护系统、信息化智能控制系统,实现了全自动顶升、智能布料、智能养护、全过程智能监测等功能。中、上塔柱钢筋采用全断面部品化施工,采用可调节式部品化预制胎架,适应钢筋截面收分,提高部品化预制效率及精度;设置内置劲性骨架,增强部品化钢筋节段整体刚度,减小吊装过程变形;采用可调式专用吊具,实现对钢筋节段吊装姿态的高精度控制;运用BIM技术,实现变截面钢筋节段重心位置精准确定及姿态模拟。该桥桥塔采用智能施工技术,提高了施工精度、质量及效率,节约工期约60 d。

关键词：斜拉桥异形桥塔智能施工多功能一体化智能造塔平台钢筋部品化施工施工技术

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平均风效应对悬索桥全过程颤振性能的影响研究

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桥梁建设 2023年第4期53卷 94-101页

作者：吴长青吴肖波张志田湖南理工学院土木建筑工程学院湖南岳阳414006 桥梁智能与绿色建造全国重点实验室湖北武汉430034 海南大学土木建筑工程学院海南海口570228

为准确评估大跨悬索桥的颤振性能,建立平均风与气弹效应一体化气动力时域模型,研究平均风效应对悬索桥颤振临界风速与后颤振响应特性的影响。采用阶跃函数法建立悬索桥加劲梁断面的气动自激力时域模型,并通过伪稳态气动力扣除法解决时... 详细信息

为准确评估大跨悬索桥的颤振性能,建立平均风与气弹效应一体化气动力时域模型,研究平均风效应对悬索桥颤振临界风速与后颤振响应特性的影响。采用阶跃函数法建立悬索桥加劲梁断面的气动自激力时域模型,并通过伪稳态气动力扣除法解决时域分析中直接叠加气动自激力与平均风荷载会导致部分气动力被重复考虑的问题,从而构建平均风与气弹效应一体化气动力时域模型。以某大跨悬索桥为背景,基于该模型分析该桥加劲梁的颤振临界风速和后颤振性能。结果表明:平均风效应对加劲梁颤振临界风速具有一定的影响,考虑平均风效应后,加劲梁颤振临界风速稍有提高;平均风效应对加劲梁后颤振响应特性影响显著,考虑平均风效应后,加劲梁后颤振响应达到稳态极限环振动(LCO)所需的时间比不考虑平均风效应时明显缩短,且最终的LCO幅值也有所增大;后颤振频率随着风速的增加呈现递减趋势,相同风速下,考虑平均风效应时的振动频率比不考虑时有所降低。

关键词：悬索桥平均风效应气弹效应自激力时域模型颤振临界风速后颤振性能稳态极限环振动有限元法

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超大长宽比加劲型钢箱混凝土柱轴压性能分析

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桥梁建设 2023年第4期53卷 78-86页

作者：程高姬子田周松腾苟文忠长安大学公路学院陕西西安710064 中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034 桥梁智能与绿色建造全国重点实验室湖北武汉430034 陕西路桥集团有限公司陕西西安710061

为研究加劲肋构造形式和截面长宽比对超大长宽比矩形钢箱混凝土柱轴压性能的影响,通过钢箱混凝土柱屈曲分析,预测其轴心受压时的屈曲模式,提出最小加劲刚度比简化公式,以优化开孔板加劲肋设计。在此基础上,以某高速公路匝道桥薄壁墩为例... 详细信息

为研究加劲肋构造形式和截面长宽比对超大长宽比矩形钢箱混凝土柱轴压性能的影响,通过钢箱混凝土柱屈曲分析,预测其轴心受压时的屈曲模式,提出最小加劲刚度比简化公式,以优化开孔板加劲肋设计。在此基础上,以某高速公路匝道桥薄壁墩为例,设计3组(无肋、设置刚性加劲肋、设置柔性加劲肋,每组5个)矩形钢箱混凝土柱试件,采用Abaqus软件建立各试件有限元模型,分析各试件的破坏模式、混凝土轴向应力分布和轴压承载力。结果表明:无肋和设置柔性加劲肋时试件轴压破坏屈曲模式相同,设置刚性加劲肋可改变试件轴压破坏屈曲模式;与无肋矩形钢箱混凝土柱相比,若矩形钢箱混凝土柱沿壁长方向均匀设置加劲肋,达到极限荷载时截面大部分区域混凝土轴向应力分布均匀,有效限制钢板向外屈曲,提高了钢箱与混凝土的组合作用;钢箱混凝土柱承载力提高系数随截面长宽比的增大呈逐渐减小趋势,刚性加劲肋试件的承载力>柔性加劲肋试件的承载力>无肋试件的承载力,加劲肋与混凝土的黏结可使试件具有更高的极限承载能力;提出的最小加劲刚度比简化公式对加劲肋设计具有较好的指导作用。

关键词：桥墩钢箱混凝土柱加劲肋长宽比轴压性能破坏模式轴向应力有限元法

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大跨径辐射式吊杆提篮拱桥参数敏感性研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2023年第6期39卷 1058-1065页

作者：谢明志袁晶莲廖曼黄胜前杨永清西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室四川成都611756

目的研究大跨度辐射式吊杆提篮拱桥力学行为特点及控制策略,以主跨255 m无推力系杆拱桥为依托,探明不同设计参数对该体系拱桥结构响应的影响。方法采用ABAQUS软件建立全桥有限元模型;采用均匀试验和多元回归分析方法,分析主梁重力密... 详细信息

目的研究大跨度辐射式吊杆提篮拱桥力学行为特点及控制策略,以主跨255 m无推力系杆拱桥为依托,探明不同设计参数对该体系拱桥结构响应的影响。方法采用ABAQUS软件建立全桥有限元模型;采用均匀试验和多元回归分析方法,分析主梁重力密度、吊杆弹模、索力偏差、吊杆间距等结构参数变化对成桥阶段主要控制指标的影响及对结构响应的敏感程度。结果成桥状态下,最敏感响应依次为主拱应力、主梁应力、主梁竖向变形、主拱竖向变形;均匀试验法表明:主梁竖向变形、主拱竖向变形、主梁应力、主拱应力的主要敏感参数分别为主梁重力密度、吊杆间距、吊杆间距、吊杆弹性模量。结论基于均匀试验和多元回归分析法的参数敏感性分析可靠性强,能够揭示参数变化与结构力学行为的内在联系和规律,指导大跨径辐射式提篮吊杆拱桥的施工,为同类桥梁的参数敏感性分析提供参考。

关键词：大跨径拱桥提篮拱桥敏感性分析均匀试验多元回归

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基于振动监测数据的大跨斜拉桥实时索力识别

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：尚旭强唐蕾黄天立王亚飞中南大学土木工程学院桥梁智能与绿色建造全国重点实验室中铁大桥科学研究院有限公司

斜拉索实时索力识别是斜拉桥整体状态评估的关键步骤，然而现有的大多数索力识别方法通常只能计算一段时间内的平均索力。为实时监测斜拉桥索力变化，提出一种结合带通滤波器和同步压缩变换（Synchrosqueezing transform,SST）的时变索... 详细信息

斜拉索实时索力识别是斜拉桥整体状态评估的关键步骤，然而现有的大多数索力识别方法通常只能计算一段时间内的平均索力。为实时监测斜拉桥索力变化，提出一种结合带通滤波器和同步压缩变换（Synchrosqueezing transform,SST）的时变索力识别新方法。首先，利用带通滤波器从斜拉索振动加速度响应中提取目标阶模态分量；然后使用SST识别提取的目标阶模态分量的瞬时频率；最后将识别的瞬时频率代入振动法公式中计算时变索力。通过斜拉索有限元数值案例，实验室斜拉索缩尺试验以及某双塔斜拉桥现场实测数据对该方法的时变索力识别精度及实用性进行验证。研究结果表明：在斜拉索有限元数值案例中，所提方法识别结果的平均误差为0.56%，最大误差为3.33%；在实验室斜拉索缩尺试验中，索力线性变化时，识别结果的平均误差为1.36%，最大误差为5.25%；索力正弦变化时，识别结果的平均误差为1.04%，最大误差为4.28%；在实际斜拉桥的时变索力识别中，所提方法的识别结果在合理范围内波动，验证了其实用性。针对不同的案例，所提方法均能实现从单个加速度传感器采集的数据中识别时变索力，且具有较高的识别精度。该方法识别过程简单高效，可用于现有斜拉桥的实时索力识别，从而为桥梁全生命周期内的高效管理和维护提供技术参考和理论支撑。

关键词：大跨斜拉桥时变索力振动法同步压缩变换带通滤波器

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近场动力学在层合复合材料强度及损伤问题中的研究进展

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工程力学 2024年

作者：刘占辉杨雄武涂博文陈泓竹高维成李永乐西南交通大学土木工程学院西南交通大学桥梁智能与绿色建造全国重点实验室哈尔滨工业大学航天学院

纤维增强层合复合材料的失效行为通常伴随着复杂的损伤机制和特征表现。深入探究此类复合材料的强度特性及其损伤演化对于确保工程结构的使用寿命、优化研发成本以及推动工业产品轻量化设计与剩余强度评估具有至关重要的意义。针对复合... 详细信息

纤维增强层合复合材料的失效行为通常伴随着复杂的损伤机制和特征表现。深入探究此类复合材料的强度特性及其损伤演化对于确保工程结构的使用寿命、优化研发成本以及推动工业产品轻量化设计与剩余强度评估具有至关重要的意义。针对复合材料各向异性的处理问题，在当前近场动力学（Peridynamics， PD）框架内，主要存在两种典型策略：其一，基于碳纤维束与树脂基体等构成材料的物理性质差异，构建具有不同刚度特性的键对模型；其二，将复合材料的各向异性特性融入弹性矩阵中，进而推导出应力-应变本构关系。然而，现有模型大多聚焦于复合材料在初始加载阶段的线性弹性响应，而对于损伤发展阶段所展现的剪切非线性行为、刚度退化现象以及大变形特性等关键力学特征的探讨尚显不足。此外，当前近场动力学研究主要集中于复合材料的拉伸与压缩特性，而对于其在面外载荷作用下的弯曲、扭转以及拉压-弯扭耦合行为的分析则相对匮乏。鉴于此，本文首先概述了复合材料的连续损伤力学基础，旨在为相关领域的研究者提供必要的背景知识与理论基础。随后，系统综述了适用于复合材料的近场动力学模型，总结了当前研究的进展状况与理论特点。最后，本文探讨了近场动力学在实际工程应用中所面临的技术挑战，并对未来的研究方向提出了展望，以期为促进复合材料失效机制的深入理解与工程应用提供有益的参考。

关键词：近场动力学层合复合材料各向异性强度及损伤数值模型

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非对称施工荷载下斜拉悬索协作体系桥合理成桥状态研究

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中国铁道科学 2024年第6期45卷 121-129页

作者：毛伟琦姚森赵吉祥叶华文蒋成川李小珍西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁大桥局集团有限公司湖北武汉430034 中铁大桥局集团有限公司桥梁智能与绿色建造全国重点实验室湖北武汉430034

为研究非对称施工荷载对斜拉悬索协作体系桥的合理成桥状态,以主跨为988 m的G3铜陵长江公铁两用钢桁加劲梁桥架设施工为工程背景,采用数值方法建立斜拉悬索协作体系桥的空间非线性有限元模型,对倒拆施工中非对称和对称施工荷载作用下千... 详细信息

为研究非对称施工荷载对斜拉悬索协作体系桥的合理成桥状态,以主跨为988 m的G3铜陵长江公铁两用钢桁加劲梁桥架设施工为工程背景,采用数值方法建立斜拉悬索协作体系桥的空间非线性有限元模型,对倒拆施工中非对称和对称施工荷载作用下千米级柔性桥梁结构受力、变形、合龙调整措施及合理成桥状态进行研究。结果表明:对称和非对称施工荷载下斜拉悬索协作体系桥的结构响应差异不大,非对称施工荷载下结构内力更小,但主梁上弦杆的最大位移增大2 m;合龙口梁段间宽度比合龙段小,梁段高差为7.6 cm,采用合龙口处施加5000 kN顶推力和临时吊索300 kN张拉力的调整措施,能有效调整合龙口几何形态,满足合龙施工要求;全桥合龙后主桁跨中区域呈上拱趋势,最大竖向位移为2.6 m,缆索过渡区斜拉索张拉完成后主桁上拱曲率增大,最大竖向位移为2.9 m,完成二恒铺装后主梁可达到合理设计线形。

关键词：公路铁路两用桥斜拉悬索协作体系钢桁加劲梁非对称施工荷载合理成桥状态

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