桥板波浪荷载的实验和数值研究综述
一 研究意义 在过去十多年中,由飓风(台风)或海啸引起的极端波浪对近海桥梁造成了巨大破坏,同时也给当地生命财产造成了巨大损失。例如2004年的Ivan和2005年的Katrina飓风使得美国东南部区域的近海桥梁造成约25亿美元损失,超过500个桥梁上部桥板结构发生移动损坏;2004年的印度洋海啸和2011年的日本大海啸同样也造成上百座桥梁上部结构受损。近年来,我国近海大桥建设经历了跨越式发展,而这些大桥很多又处于易受风暴和海啸影响的开放性海域,一旦遭受极端波浪荷载袭击,将对我国经济和人员造成重大损失。基于此,本文针对近年来桥板波浪荷载的实验和数值研究进展进行了归纳和总结,并对未来的研究做了一定的展望。
跨海桥梁高桩承台基础水动力作用研究综述
一 研究意义 随着桥梁建设逐步由陆地向海洋和深水环境推进,水动力作用越来越成为制约跨海桥梁设计的关键难题之一。由群桩和承台组成的高桩承台基础,因具备地质适应性好、造价低、施工便捷、风险小等特点,广泛应用于跨海及深水桥梁工程。因此,对桥梁高桩承台基础的水动力研究开展综述、并梳理和总结其中的难点问题对于设计理论发展具有重要的现实意义和实用价值。基于前人的研究成果,对过去20年有关桥梁高桩承台水动力作用的研究论文进行了系统分析。首先,通过时序分析和关键词共现性分析,探索了高桩承台水动力作用研究的发展历程;重点综述了以下四个桥梁高桩承台的水动力研究热点:①波、流及其相互作用、②水动力荷载计算方法、③流固耦合振动和④深水高桩承台基础桥梁结构响应;最后根据主要难点和技术挑战,提出桥梁高桩承台基础水动力作用的未来研究发展趋势。
人行天桥设计指南:一种用于准确评估正常使用状态下结构响应的简化分析新方法
一 研究意义 近几十年来,人行桥设计和使用发展迅速。设计师使用新的、更轻的材料和结构布置形式,从而实现较小的横截面和较长的跨径。当前欧洲规范和美国规范中的条款却并未指出应如何评估正常使用极限状态下的此类结构性能,尤其是结构的横向响应。有些规范给出了相关条款但采用的方法并非基于该领域的最新研究成果,与实际情况不符,且非常依赖于结构动力特性计算软件的使用。由于分析时间和软件的限制,最新文献中采用的复杂非线性荷载模型,对于大多数设计部门并不方便实用。而在早期设计阶段准确地评估结构响应是否满足正常使用的要求(比如预计的最大振动加速度是否在行人可接受范围内)十分重要。鉴于此,本文基于新的、经过实验对比的随机行人荷载模型,结合多学科的最新研究成果和大量精细的有限元计算结果,提出了一种简化手算新方法,用于快速、准确地确定人行桥的关键频率范围。由于在构造方程的时候采用的物理量是结构几何形状和材料特性等基本参数,该方法在不同结构形式中具有较好的适用性。
中国桥梁结构健康监测标准化研究进展
一 研究意义 结构健康监测技术是确保桥梁运营安全的重要手段。经过多年的发展和完善,桥梁结构健康监测技术已经从理论研究走向工程实践,并被桥梁领域的工程师广泛认可。得益于中国桥梁工程的大规模建设以及桥梁结构全寿命运营安全的强烈需求,桥梁结构健康监测已成为中国土木工程领域中的一个非常有潜力的新兴行业。由于行业行为缺乏统一的准则和纲领,导致桥梁结构健康监测系统的实施效果参差不齐。因此,亟待制定完善的桥梁结构健康监测标准,来规范桥梁结构健康监测行业的行为和推动桥梁结构健康监测技术的发展。本文对中国桥梁结构健康监测标准化的研究进展进行了梳理和总结。首先,阐述了中国桥梁建设的成就、特点以及面临的挑战;其次,介绍了桥梁结构健康监测的行业发展现状;进而,详细总结了现有的桥梁结构健康监测行业标准、规范和规程,包括系统的设计、实施、管理和维护,传感器的选型、布设和安装,以及数据的采集、存储、处理和预警等。旨在为桥梁结构健康监测标准的推广和完善提供帮助。
大跨度三塔自锚式结合梁悬索桥动力特性参数分析研究
一 研究意义 自锚式悬索桥具有独特的结构形式和较好的地形适应性,在越来越多的工程实践中被采用。自锚式悬索桥在结构体系、施工过程和力学特性等诸多方面,与一般地锚式悬索桥有较大差异。当前,多数自锚式悬索桥为独塔或双塔体系,三塔体系自锚式悬索桥较少见。由于中塔缺乏有效的纵向约束,三塔体系在结构性能上与传统双塔体系有显著差异。已建的三塔自锚式悬索桥数量较少,且主跨较短(168~218米),对于400米级大跨三塔自锚式悬索桥鲜有报道。结构设计关键参数如加劲梁刚度、桥塔刚度、主缆与吊杆刚度、中央扣与纵向约束系统对大跨度三塔自锚式悬索桥动力特性的影响需进一步明确。本文以在建的济南凤凰黄河大桥主桥为例,利用有限元软件
旧桥抗力退化的随机过程模型
一 研究意义 在不利环境或运营条件下,在役桥梁通常出现刚度、强度等性能的劣化,使得桥梁安全等级下降而低于设计状态。因此,合理模拟旧桥抗力退化过程具有重要的意义,可以为桥梁的养护维修决策提供参考。目前,伽马(Gamma)分布广泛用于描述旧桥抗力退化的随机特征。伽马过程本质上是非递减过程,可以考虑抗力随时间退化的自相关性。然而,伽马过程的自相关和方差都依赖于退化过程中的抗力退化均值。一旦抗力退化均值可知,那么伽马过程的自相关与方差也完全确定。这种对退化均值的依赖性可能影响伽马过程在结构可靠性评估中的适用性,特别是在有观测数据确定抗力退化过程随机参数的情形下。鉴于此,本文提出了一个全新的抗力退化随机模型,通过引入附加参数使得退化自相关和方差不严格依赖于均值。