摘要：基于OpenSEES平台分别建立4跨高速铁路传统简支梁桥和摇摆桥墩简支梁桥系统的有限元模型,并依据摇摆桥墩的基本抗震设防目标,设计摇摆桥墩耗能构件的面积和承载力。在考虑地震动随机性基础上,进行自复位摇摆桥墩在高铁桥梁系统中的抗震性能研究。结果表明:罕遇地震下自复位摇摆耗能装置能够有效降低墩底最大弯矩,减震率达20.26%,进而减少墩身损伤,但碰撞效应使墩底最大轴力放大了74.7%;墩底耗能构件基本进入塑性但未完全被破坏,可实现震后快速修复;摇摆桥墩的最大墩顶位移比传统桥墩增加了66%,但位移组成中可自复位的刚体旋转变形远大于弯曲变形,因此震后残余位移减少了35%;摇摆耗能机制对支座最大变形的减震率达12.3%,使主梁最大变形增大了约49%,但对其残余变形的影响在1 mm内;轨道约束会削弱桥墩摇摆行为,使墩顶最大位移减少了14%,但对墩顶残余位移无明显影响。

摘要：由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系统随机性能分析,建立列车-轨道-桥梁空间振动分析模型,采用轨道不平顺概率模型和谱表达-随机函数的方式在有限随机变量空间中实现轨道不平顺随机过程的高效模拟。引入概率密度积分方程和直接概率积分法发展了列车-轨道-桥梁系统随机动力方程和相应的计算求解策略。基于MATLAB实现了列车-轨道-桥梁随机振动的直接概率积分法分析程序,计算了全概率不平顺激励和参数随机条件下车-轨-桥系统振动响应的均值、标准差和时变的概率密度信息。研究结果表明:与概率密度演化分析方法相比,直接概率积分法可较好地反映行车过程中系统响应的概率密度特征,然而其在系统响应随机后处理时更为高效,其效率可提高1~2个数量级。此外,考虑轨道不平顺全概率激励更能准确地反映行车过程系统响应的概率特征,平均概率谱可能使得计算结果偏于保守;行车速度对于列车和桥梁动态行为的影响是显著的,随着行车速度的增加系统响应的范围逐渐变大。研究结果进一步拓展了列车-轨道-桥梁随机系统的分析方法,可以高效地用于系统状态评估和设计优化。

摘要：与一般公铁桥梁不同,磁悬浮轨道梁的温度场会受到周围磁场与功能件升温的影响。由于我国规范暂未对磁浮轨道梁均匀温度和温差分量的极值作出明确规定,研究具有概率保证的温度分量代表值具有重要意义。根据长沙磁浮运营线某混凝土箱梁1年多的现场温度监测数据,分析梁体均匀温度与竖向等效线性温差的时变特征。研究分别采用单变量线性回归法(ULR法)和梯度提升回归树法(GBRT法)建立基于气象因素的结构温度分量预测模型,对比发现GBRT法不仅能提高均匀温度的预测精度,还能克服ULR法无法预测竖向等效线性温差的局限性。而后将1960—2019年的长期气象数据输入到建立好的GBRT预测模型中,得到磁浮箱梁各温度分量60年的长期预测值,经整理后得到均匀温度和竖向等效线性温差的日极值、年极值样本。结合最大熵极值模型和Fourier函数得到各温度分量的日极值时变曲线,对年极值样本建立最大熵模型并确定百年重现期下的温度分量代表值。研究结果表明:磁浮箱梁均匀温度呈现以年为周期的季节性变化,竖向等效线性温差受太阳辐射影响,呈夏季高、冬季低的特点;百年重现期下磁浮箱梁均匀温度和竖向等效线性温差的代表值分别为44.4℃、8.6℃。该方法结合GBRT算法和最大熵极值模型,解决了极值分析中年极值样本不足的问题,结果可为磁浮轨道梁的温度变形设计提供参考。

摘要：目前,大部分考虑加载历史的梁轨相互作用研究都集中在直线桥梁上,针对曲线桥梁,尤其是小半径曲线桥梁,梁轨相互作用的研究相对较少。采用理想弹塑性滞回阻力模型模拟扣件纵向阻力,运用有限元软件,建立以城东特大桥为研究对象的钢轨-桥梁-墩台三维有限元空间力学计算模型,研究曲线半径对于梁轨相互作用的影响,探究了多荷载耦合作用、往复荷载作用以及循环荷载作用下考虑加载历史效应的曲线桥梁梁轨相互作用情况,并提出“拉力百分比”以及“压力百分比”的概念以便分析曲线半径对传统线性叠加法误差的影响。结果表明,曲线桥梁中梁轨纵、横向相互作用分别与曲线半径成正、反比,相关数据改变幅度与曲线半径成反比且当曲线半径超过800 m时基本收敛,此时可采用“以直代曲”的简化算法;曲线半径对于横向梁轨相互作用影响程度大于纵向,相较于挠曲、制动工况,伸缩工况受曲线半径影响更加显著;多荷载耦合作用下,采用传统线性叠加法相较于考虑加载历史更为保守且温度荷载起主要贡献;考虑加载历史时钢轨在往复荷载作用下会产生不可忽视的残余内力,且在循环荷载作用下将会产生收敛于第1次往复荷载下的残余内力,这是扣件纵向阻力的弹塑性滞回特性决定的;线性叠加法误差与曲线半径具有相关性,相较于挠曲、制动工况,伸缩工况下对其更为敏感。研究结果可为考虑加载历史下曲线桥梁结构设计提供参考。

摘要：为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能.建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响.基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式.研究结果表明:该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉承载力计算公式得到的计算值与有限元模拟值吻合良好.

摘要：为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明:除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。

摘要：以某钢网壳整体提升项目为研究对象,提出一种整体提升施工方法,对大跨度钢网壳结构的同步提升、变形控制和提升安全性进行研究。在Midas Gen中建立有限元模型,基于备用荷载路径法分析提升支架的防连续倒塌性能,对施工全过程进行模拟分析,结合实际施工监测数据验证该方法的合理性。研究结果表明:基于监测数据反馈+计算机算法控制集群电动葫芦,可实现连续、同步提升。在网壳结构下部施加预应力可有效控制结构成型后的矢高偏差,理论计算值与实际测量值相对误差在4.5%以内,在整个施工过程中的壳体顶部的竖向位移满足设计要求。提升支架失稳会引起各吊点内力重分布,为避免意外失稳引起连续倒塌的风险,提出了考虑施工经济性和安全性的提升支架防连续倒塌设计。钢网壳结构成形后与设计状态基本一致,验证了整体提升方法的有效性,可为大跨度钢网壳整体提升工程的应用提供参考。

摘要：为解决织物增强混凝土(TRC)加固混凝土梁结构界面端部剥离问题,拟采用端部自锁技术将TRC板锚固在梁底。得益于该技术提供的端部锚固作用,即使发生界面剥离,TRC板仍能继续承载。但与纤维布相比,纤维网格由于各纤维束之间间隙大得多,协同受力性能较差,在不作处理的情况下能否实现自锁尚存疑问。为了提高纤维网格强度利用率,本文通过端部自锁锚固的纤维网格拉伸试验对其端锚自锁增强效应进行了研究。对纤维网格采取增大物理摩擦或增加化学粘结等措施,进而拉伸至破坏,分析比较了各试件的破坏模式、荷载-应变曲线,提出了纤维网格增强后承载力计算公式。试验结果表明:纤维网格端部自锁锚固时的强度利用率最大提升了60.66%,通过与端部锚板的有效结合,3层网格的抗拉承载力能够达到与单层纤维布相近的水平,应用自锁锚固技术有望在TRC加固混凝土梁中解决端部界面剥离问题,提升材料利用率,改善加固效果。所提出的纤维网格增强后承载力计算公式可为相关工程实践提供有益参考。

摘要：桥梁结构长期暴露在复杂的自然环境中,在太阳辐射、大气温度波动等多种因素的综合作用下,结构内部会产生显著的非均匀温度分布。以波形钢腹板组合箱梁为研究对象,对其日照温度场分布特点开展试验研究,揭示了波形钢腹板组合箱梁日照非均匀温度场的分布规律及时变特性。试验中测点的温度变化均以日为周期进行波动,其变化周期与变化趋势与大气温度基本一致。波形钢腹板组合箱梁表现出了明显的非均匀温度分布,箱梁北侧和南侧腹板的竖向温度梯度分别可达12.8℃和12.1℃。建立了波形钢腹板组合箱梁日照温度场三维数值仿真模型,并利用温度试验数据对该模型的准确性进行了验证。所有测点数值模拟结果与实测结果的平均误差均处于0.6℃到1.5℃,且最大误差不超过3.6℃。基于环境要素模型对波形钢腹板组合箱梁日照温度场的长期变化进行了模拟,得出组合箱梁南侧和北侧腹板的极端竖向温差分别为35.6℃和27.8℃,该温差值超出了现行组合桥梁规范给出的竖向梯度温度荷载。研究可为波形钢腹板组合箱梁的结构设计以及进一步工程应用提供一定的参考价值。

摘要：高速铁路大跨度斜拉桥应用无砟轨道可提高线路平顺性和稳定性,消除线路的潜在限速点,统一轨道类型,减少轨道线路运维成本,是我国高速铁路的重要技术创新。依托世界首座无砟轨道大跨度斜拉桥-昌吉赣客专赣州赣江特大桥,建立大跨度斜拉桥-无砟轨道体系精细化有限元分析模型,探明了大跨度斜拉桥-无砟轨道一体化体系的变形特征,设计并制作了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性的等效比例室内试验模型,开展了大跨度斜拉桥上无砟轨道变形适应性理论与试验研究,对比分析了大跨度桥上无砟轨道的不同长度、隔离层类型及布置方式的影响,研究了在各类变形条件下大跨度斜拉桥上无砟轨道的变形跟随性和协调性。研究结果表明:大跨度斜拉桥梁端转角和主梁整体挠曲变形仍可依据现行规范中的中小桥梁相关限值进行控制;应合理控制斜拉桥主梁节间的局部变形,避免桥上无砟轨道层间出现脱空离缝;提出了大跨度斜拉桥上单元式无砟轨道设置橡胶隔离层的技术方案,论证了橡胶隔离层的应用效果,建立了桥上无砟轨道橡胶隔离层的“缓冲作用”理念和轨道层间“隔而不离”的设计目标,显著提高了桥上无砟轨道的变形适应性;本文研究成果可为高速铁路大跨度斜拉桥上无砟轨道的推广应用提供技术支持。