摘要：第十届亚洲土木工程邀请赛的题目为制作一个可承受静载荷和动载荷的弯桥,要求模型具有足够的承载力和合理的刚度,且模型质量尽可能小。针对西南交通大学代表队的参赛作品,从材料力学性能、桥梁概念设计、数值优化等几方面,阐述了结构优化步骤和方法,对比了静、动力仿真分析和实体模型试验,总结了模型设计的优点和不足。本文可为今后的类似赛事提供参考。

摘要：采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程;参考Eurocode 4中推出试验标准试件,设计了2组试件用于长期推出试验;分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件,采用螺杆施加长期荷载,测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变;同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形,并以此变形计算混凝土徐变系数;对比了徐变模型对计算结果的影响,并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明:界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快,加载120 d后达到稳定状态;栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm,最大值均位于界面底部;栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4,最大值均位于混凝土板底部;钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定,未出现明显的应力重分布,栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5,最大值均位于钢梁顶部;混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素,不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%,说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著;采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%,CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%,建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。

摘要：为研究近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥易损性的影响,以某五跨高墩连续刚构桥工程实例为研究对象,首先基于改进云图法,从太平洋地震工程研究中心强震数据库中选取100条近场平动地震波,并采用频域法合成旋转地震波;然后,选取桥梁设计参数随机变量,采用拉丁超立方法抽取100个样本点并随机组合后,采用OpenSees建立100个全桥有限元模型,开展近场平动地震波和近场平动+旋转地震波作用下的动力非线性分析,获得高墩关键截面曲率响应最大值;最后以截面曲率临界值为损伤指标,研究适用于近场平动+旋转地震波作用下易损性分析的地震强度指标,并开展地震易损性分析。研究结果表明:地震动强度指标PGD和Sd max最适用于近场平动+旋转地震波作用下多跨高墩连续刚构桥易损性分析;近场旋转地震波显著增大了多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,忽略旋转地震波的影响将严重低估多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,并且采用截面曲率作为损伤指标无法较好地反映扭转分量地震波引起的损伤。该项目研究成果对更为全面了解多跨高墩连续刚构桥桥梁的抗震性能、完善桥梁抗震设计及加固理论具有重要意义。

摘要：为了考察钢-混凝土组合桥面板的整体工作性能,对1块简支钢-混凝土组合桥面板进行了试验,探讨了开孔钢板型剪力连接件的工作性能和混凝土中添加钢纤维的增强作用.在试验结果的基础上,引入混凝土和钢材的本构关系,并考虑钢纤维和贯通钢筋的影响,对试验进行了理论分析.结果表明:界面滑移出现在破坏阶段,说明此种剪力连接件能保证桥面板的整体工作性能.

摘要：对8根预应力矩形钢箱混凝土梁进行了试验研究,以探讨预应力矩形钢箱混凝土梁的弯曲性能.主要考察了混凝土强度、钢材强度、预应力度、含钢率及加载模式等的影响,得到了钢板和混凝土应变沿梁高的分布和预应力筋的应力增长情况,研究了钢板局部屈曲对弯曲性能的影响.用纤维模型方法,考虑核心受压混凝土的"套箍"效应,得到了荷载-位移的全过程变化曲线,并与试验结果进行了比较,计算结果与试验值吻合良好.研究表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有良好的弯曲性能,有广阔的工程应用前景.

摘要：为研究胶轮有轨电车系统中导轨梁和螺栓的受力及布置,基于LS-DYNA有限元软件,建立胶轮有轨电车和导轨梁三维有限元模型,分析车辆行驶速度、刹车初速度和螺栓间距对导轨梁和锚固螺栓受力的影响。研究表明,车辆行驶速度对导轨梁Mises应力峰值影响不大,对螺栓纵向剪力峰值有较大影响;导轨梁Mises应力峰值和螺栓纵向剪力峰值随车辆刹车初速度增加而增加;导轨梁Mises应力峰值和螺栓纵向剪力峰值随螺栓间距呈阶梯式增长,在螺栓间距为3.0~4.5 m区间内变化幅度较大。设计时,螺栓间距取值需综合考虑经济性与安全性,建议取3 m;实际运营中,应控制车辆行驶速度在80 km/h左右,并尽可能避免车辆高速紧急刹车制动。

摘要：为了研究钢-混凝土组合桥面板的混凝土开裂、钢与混凝土界面之间的滑移及掀起效应,设计了采用开孔钢板剪力连接件的钢-混凝土组合桥面板试验构件,并进行了负弯矩作用下的全过程试验研究。引入光纤光栅测试技术,完成了试验构件的滑移、掀起及开裂等的测试;采用有限元方法建立了试验构件的数值仿真模型,并将计算结果与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:光纤光栅传感器能较准确地观测到开裂荷载,且与应变片测试结果吻合较好;对于普通应变片难以观测的滑移和掀起效应,光纤光栅传感器均表现出较强的优越性。

摘要：以东平大桥为工程背景,进行8片预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究。试验参数包括混凝土强度、钢板厚度、预应力度及加载模式,获得试验梁的特征点荷载和跨中截面的全过程荷载-挠度曲线,对试验结果进行比较分析。结果表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有较高的承载能力和较好的延性,混凝土强度、钢板厚度和预应力度对构件的受力性能有较大影响,而加载模式的影响不明显。相对于普通矩形钢箱混凝土梁,受压区混凝土的约束效应得到明显增强,使得预应力矩形钢箱混凝土梁具有更为优越的受力性能,并且不增加构件的高度。

摘要：为给中低速磁浮轨道梁刚度设计提供参考,以株洲机车车辆厂中低速磁浮试运线32×20m简支轨道梁为背景,采用理论分析与现场荷载试验相结合的方法,对中低速磁浮轨道梁刚度进行研究,并参考各国相关规范对轨道梁刚度取值进行对比。研究结果表明:该试运线轨道梁实测应力均在2 MPa以内,应力水平较低,应力水平不控制主梁设计;轨道梁实测变形值仅为计算值的70%左右,具有较好的性能质量;试验梁挠跨比约为1/10 404,满足规范要求,但较为保守,可进一步优化线路结构参数,降低线路成本。

摘要：为增强桥墩的抗震能力,探讨塑性铰区域采用聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)桥墩的抗震性能和损伤容限,设计并制作3个剪跨比为7的钢筋混凝土高墩试件,其中2个桥墩试件的塑性铰区域采用不同高度的PP-ECC材料,1个普通混凝土桥墩为对比试件。基于低周反复荷载试验获得桥墩试件开裂过程、破坏形态和水平力-位移滞回曲线等试验结果,对比分析墩底潜在塑性铰区采用不同PP-ECC高度对桥墩延性、承载力、耗能以及刚度等抗震性能指标的影响,并与普通混凝土桥墩的抗震性能指标进行对比分析。研究结果表明:与普通混凝土桥墩相比,采用PP-ECC材料可以明显改善桥墩的破坏形态,控制裂缝的宽度和发展,提高桥墩的损伤容限;局部使用PP-ECC材料可以提高桥墩的位移延性系数,该构件具有良好的变形能力和抗倒塌能力;相对普通混凝土桥墩,PP-ECC桥墩的滞回曲线面积更大且滞回环更加饱满,骨架曲线下降段较为平缓,承载能力和刚度退化缓慢,耗能能力提高了20%;PP-ECC材料高度增加1倍,桥墩位移延性系数提高了15.2%,能量耗散系数变化不大,试件的侧移刚度有一定的提高,刚度退化变缓;墩底PP-ECC材料与普通混凝土相交的界面未出现剪切滑移现象,可见PP-ECC材料的黏结性较好,可以保证2种材料协同受力,共同工作。