摘要：目前铁路桥梁设计逐渐由容许应力法向极限状态法转变,而《铁路桥涵设计规范(极限状态法)》(Q/CR 9300—2018)并未提及地震作用与温度等可变作用的联合作用,给高寒高烈度区桥梁结构抗震设计带来了较大困难。为了推进桥梁以更经济的抗力方式抵御外荷载作用,通过目标可靠度指标确定其最优地震设计状况荷载组合分项系数,从而对现行桥梁设计规范抗震设计进行优化。建立了高寒地区某桥温度作用效应概率模型,使用Ferry Borges荷载组合理论探究地震和环境温度作用的效应分布特征,并基于JC法和多灾害荷载系数设计法(MH-LRFD)建立地震、温度作用荷载系数的表达式。依托某桥梁工程实例分别探究了地震、温度以及两者共同作用下的桥梁的失效概率。研究结果表明:环境温度引起的桥梁温度内力响应、主要构件材料特性变异均能显著影响桥梁的失效概率;对于高寒大温差地区,现行规范忽略环境温度效应将显著低估桥梁在地震作用下的失效概率。本文提出的F-J-M(Ferry Borges+JC+MH-LRFD)方法计算地震、温度作用组合系数,可为高寒地区桥梁抗震设计提供必要理论依据。

摘要：针对来流速度固定、存在多个静态漂浮障碍物和动态障碍物的复杂水环境中胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的自主避碰问题,提出了一种基于动态避障风险区域(DAR)的路径规划方法。首先,结合所建立的机器鱼水动力学模型,利用扩展卡尔曼滤波法构造沿障碍物运动方向的类椭球形动态避障风险区域,其长轴与障碍物的运动速度成正比,并通过模糊控制方法对卡尔曼滤波过程的噪声方差进行估计,得到该区域的精确边界;其次,结合机器鱼视场内障碍物的位姿与速度,去除同向运动且速度大于机器鱼的无风险障碍物,实时获得动态环境中的避障风险区域集合,进而得到机器鱼可通行时变区域;最后,根据先避近后避多、边界距离最短原则初步确定先转向、后俯仰的空间避碰策略,进而以障碍物作为外界扰动,设计以期望位姿为输入的非线性模型预测控制器,实时优化得到机器鱼的转弯半径、俯仰角和两侧胸鳍相位差等控制参数,驱动机器鱼安全、快速地通过当前障碍物区域。实验结果表明,机器鱼通过多障碍物区域时,与风险区域边界的最小距离为0.15 m,速度最高达0.15 m/s,空间避障速度最高为0.3 m/s,运动机动性较高且运动轨迹比较平滑,验证了所提方法的有效性。

摘要：针对现行规范对寒区桥梁减隔震设计中仅考虑橡胶支座力学特性受环境温度作用影响,而忽略桥墩混凝土材料特性受温度影响的不足,以高寒地区一座两联3×30 m混凝土连续梁桥为背景,开展不同环境温度下桥墩混凝土材料抗压性能试验,确定温度对其力学参数的影响,基于试验结果对不同环境温度下的桥墩混凝土力学参数进行修正,从而建立不同环境温度下的全桥精细化非线性有限元模型,并基于增量动力分析(IDA)法探究不同环境温度下该桥的地震易损性。结果表明:极端温度引起桥墩混凝土材料参数和支座刚度的改变,使得该桥自振频率随着温度的升高而降低;地震作用下,极端低温时桥墩墩顶位移较常温增大了26.8%,而极端高温时支座位移增大了19.4%;根据现行规范计算的极端低温时支座和桥梁系统的损伤概率偏小,极端高温时结构和构件的损伤概率偏大,在设计中应予以重视;极端低温下桥墩、支座及桥梁系统的损伤概率,较常温分别增大45.0%、35.2%和27.5%,对于高寒地区该类桥梁设计时需考虑低温对其抗震性能的影响。

摘要：为研究铁路新型柱-板组合式空心高墩的抗震性能,以黄-韩-侯铁路纵目沟特大桥为背景,提出采用多垂直杆元模型模拟柱间板、非线性纤维梁单元模拟墩柱及墩上横梁的新型柱-板组合式高墩的有限元模拟方法,建立全桥非线性有限元模型,并进行增量动力分析;选取墩柱曲率延性比和柱间板最大层间位移角为损伤指标,进行该新型柱-板组合式高墩地震易损性研究。结果表明:新型柱-板组合式高墩有限元模拟方法兼具良好的计算精度和效率;新型柱-板组合式空心高墩在设计、罕遇和极罕遇地震作用下抗震性能良好,柱间板和墩柱沿墩高方向发生损伤的顺序一致,先顶层、再底层,然后中间层;在罕遇地震作用下,柱间板发生轻微破坏和中等破坏的概率分别为93.3%和62.1%,而墩柱基本不损伤,柱间板通过优先损伤耗散地震能量大幅减轻了墩柱的损伤程度;当柱间板遭受严重损伤逐渐退出工作时,结构整体刚度减小、周期延长,能有效抑制墩柱发生严重损伤,保证强震作用下桥梁整体结构的强健性。

摘要：为研究极端环境温度对钢管混凝土(CFST)格构式高墩抗震性能的影响,以某CFST格构式高墩斜拉桥为背景,开展温度对钢管混凝土材料特性的影响试验。通过建立桥梁空间有限元模型,探究极端环境温度对全桥自振特性和地震响应的影响,并运用地震易损性分析,得到不同温度工况下CFST格构式高墩的损伤概率。研究结果表明:当环境温度为-40~40℃时,混凝土弹性模量和峰值应力与温度呈负相关,钢材的力学参数受温度影响不明显;考虑材料温变特性后,CFST格构式高墩各阶自振频率随温度下降而升高;极端环境温度引起CFST格构式高墩材料力学性能的改变,高温工况下墩顶位移比常温工况显著增加;低温工况下,不同破坏程度的CFST格构式高墩损伤概率比常温工况均显著增大。研究结果可为高寒地区CFST格构式高墩抗震设计提供参考。

摘要：为分析高速铁路连续刚构-拱组合桥梁墩-梁-拱结合部位在施工与运营过程中的应力状态,采用建立施工全过程杆系有限元模型,计算施工及运营阶段内力与位移,同时考虑钢管与管内核心混凝土、管外拱脚混凝土接触面双重滑移效应,建立墩-梁-拱结合部位实体有限元模型并通过现场实测应力验证模型准确性的方法,探究结合部位的钢-混凝土界面滑移规律与空间应力分布状态。研究结果表明:拱肋钢管与拱脚混凝土、核心混凝土间最大相对位移值分别为1.1,1.2 mm,在设计时宜增加隔板或剪力钉以改善钢与混凝土协同受力;结合部位应力基本处于规范限值内,在过人洞处出现应力集中,倒角处最大拉应力达3.81 MPa,可设置必要的构造钢筋抑制斜向裂缝的发展;拱脚顶面混凝土出现应力集中,且远超规范限值,建议将拱脚混凝土替换为钢纤维混凝土。研究结果可为连续刚构-拱组合桥施工安全提供参考。

摘要：为满足整流器高电压输出和提升串联12脉波整流器谐波抑制能力,提出一种使用直流侧混合脉波倍增技术的低谐波串联36脉波整流器。基于隔离型串联12脉波整流器,在其直流侧设置混合电压谐波注入电路且负载端并联滤波电容,可同时抑制交、直流侧谐波,实现低谐波运行。混合谐波注入电路参与调制两个整流桥间电流和电压波形,最终使交流侧输入电压阶梯数由12提升至36。该文分析所提36脉波整流器工作机理,设计注入变压器最优电压比、功率管IGBT导通角及其控制电路,研究正常状态下和IGBT故障下整流器的运行特性,并使用硬件在环(HIL)测试系统验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提整流器器件利用率高、谐波含量低,IGBT故障下具备鲁棒性强、输出电压增益高的特点,可应用于高电压、高功率变流场合。

摘要：为了解决夯土墙体夯筑分层处受力薄弱的问题,本文提出一种内置草绳增强承重夯土墙体性能的方法,以草绳含量及埋置高度为变量,对4片夯土墙体1/3缩尺模型进行拟静力试验,探究其破坏形态、承载及变形能力、耗能能力、刚度退化等抗震性能。试验结果表明:内置草绳可提高墙体各夯筑层间粘结性,延缓夯筑分层处水平裂缝的开展及贯通,从而提高墙体整体性,此外其对墙体承载能力、变形能力均有提升,且提升率与草绳高度呈正相关,二者分别提升108.3%和35.6%;内置草绳的墙体试件滞回曲线更为饱满,达到破坏荷载时,其等效黏滞阻尼系数在0.16~0.23之间,同时初始刚度较无草绳墙体提升40%,且加载过程中刚度始终高于无草绳墙体。实际应用中,建议内置草绳高度应超过1/2墙高。研究成果可对夯土建筑的抗震设计及应用推广提供参考依据。

摘要：为研究温度对板式橡胶支座连续梁桥抗震性能的影响,以1座两联3×30 m的预应力混凝土连续箱梁为对象,考虑极端温度对桥墩本构关系和橡胶支座力学特性的影响,运用MIDAS/Civil有限元软件对桥梁地震响应进行研究。通过对地震作用时不同温度工况下桥墩墩底弯矩、墩顶位移和支座位移的地震响应分析,得到极端温度对板式橡胶支座连续梁桥地震响应的影响规律。研究结果表明:与常温工况相比,极端温度引起支座刚度、桥墩混凝土材料参数的改变,使地震作用下极端低温工况桥墩内力和位移响应最大增大35.65%和24.78%,极端高温状态支座位移最大增大15.31%;温度变化对橡胶支座力学参数的影响会导致桥墩和上部结构连接刚度发生改变,导致桥墩和支座地震响应变化显著,使桥墩内力和位移响应均与温度呈负相关,支座位移与温度呈正相关;根据现行规范计算的极端低温时桥墩墩底弯矩偏小,极端高温时桥墩弯矩偏大,设计中应予重视;极端低温导致支座和桥墩刚度增大,会使交接墩地震响应较其他桥墩更显著,在设计中应着重关注。

摘要：针对高速铁路牵引供电相关专业学生在实践教学中面临的风险大、费用高、复杂环节难以开展等问题,综合运用实物仿真、虚拟仿真和虚实交互技术,开发了虚实结合的高速铁路受电弓-接触网仿真交互实验系统。首先,依据实际工程数据,等比例搭建受电弓、动车组及接触网等实体和三维仿真模型。然后分别设计高速铁路弓网运行现实场景和虚拟场景,通过虚实交互设计实现现实场景与虚拟场景的数据交互,真实再现弓网运行过程。在此基础上,在虚拟场景中设置弓网故障、电气联结故障、绝缘故障等高速铁路接触网主要故障类型,并利用Unity虚拟现实引擎进行虚拟交互开发,实现接触网检修维护仿真模拟,为在校学生实践教学和铁路企业员工培训提供一种新的途径。