桥梁运营监测数据相关性分析及温度效应剔除

近年来,桥梁事故频发,许多大型桥梁通过安装健康监测系统对其进行服役安全评定和寿命预测。为了能更好地利用桥梁健康监测数据,通过特征分析获取了温度、应变及挠度的基本特征,研究了结构温度与环境温度、结构应力以及结构挠度之间的相关性。将运营监测数据的组成分为荷载高频段和长波低频段,采用小波变换将二者进行分离,分别得到了由温度效应和外部荷载所引起的桥梁应力及挠度数据,结果表明：桥梁结构温度变化主要依赖于其所处的环境温度;主梁截面温度较桥墩截面温度在趋势上更符合环境温度的变化;主梁在纵桥方向上的不同位置具有一致的温度分布形式;温度对桥梁应力和挠度均具有较强的相关性;剔除温度效应得到的列车荷载作用下桥梁结构的响应结果更为精确,可为后续桥梁运营安全分析与评估提供科学数据和参考。     

大跨径桥梁施工控制温度效应研究

温度对桥梁结构的影响包括年温差影响和局部温差影响，针对温度变化对大跨径桥梁施工控制的影响，在分析温度应力的内涵及产生原因的基础上，根据变分原理，提出了温度应力计算的简化处理方法，即实用温度分布函数——半径验半理论公式；以供桥梁设计和施工控制时参考。     

桥梁施工控制中应力监测的温度修正量研究

温度效应将引起桥梁施工控制中应力监测的准确性,本文以某客运专线（60＋100＋60）m预应力混凝土连续箱形梁桥为研究对象,在混凝土内部埋设温度和应力测试元件,采用现场实测的方法研究了温度对结构应力的影响规律,并提出了根据箱梁顶、底板实测温度值进行应力监测实时修正的方法。     

斜腿刚架桥的受力变形计算方法研究

为了验证斜腿刚架桥的通常计算方法-强迫位移法的计算结果的可靠程度,采用有限元计算手段,对该种桥梁分别按强迫位移法和结构与土共同作用的方法进行了计算比较．结果表明：强迫位移法的计算结果改变了桥上荷载传递的方式,使其应力分布状态与真实应力分布状态有着比较明显的差别．通常情况下采用强迫法能保证桥梁结构的整体安全性,但在桥梁的局部（尤其是跨中位置）,该方法会使计算结果偏小,并且在温度变化较大的地区采用该方法进行设计时会使结构产生强大的水平力,甚至导致桥梁基础无法设计．在这种情况下,就必须仔细考虑上下部结构共同作用,来对桥梁进行设计分析．     

桥梁施工控制方法的初步探讨

在桥梁施工中结构参数及其计算分析模型、不断变化的温度、施工工艺及监测方法、混凝土弹性等因素都会影响桥梁状态,因此需要对施工进行有效控制,尤其是影响因素更应全面进行了解,以便于制定有针对性的控制方案。桥梁施工应针对其结构应力、变形及稳定性等方面合理控制,主要是控制结构变形。本文对桥梁施工控制方法进行了较深入地探讨,并提出灰色预测控制是一种具有明显效果的反馈控制方法。     

考虑温度荷载的机场沥青道面复杂应力状态研究及性能评估

飞机在跑道上进行低速滑行转弯时,对道面同时作用竖向力与水平推力,同时温度也是影响机场沥青道面结构特性的主要因素之一。在此道面区域有竖向力、水平力和温度共同作用,从而加重了沥青道面的损坏并影响其运行安全。针对此问题,利用有限元软件ABAQUS建立机场沥青道面结构的温度场分析模型及温度与复杂荷载耦合分析模型,分析东北和华北地区不同气候条件下道面结构内部温度场的变化规律。华北、东北地区气候条件下,随着道面结构深度的增加,温度变化由剧烈趋于平缓,较之跑道表面其下每层最高温度不断延后;进而开展跑道转弯区和直线区复杂应力与温度耦合作用下沥青道面结构内部应力状态及变形规律分析。分析表明,在转弯区和直线区道面中面层底部剪应力大于上面层底部及下面层底部,面层竖向应力随深度衰减;随着荷载作用次数的增加,竖向变形量与剪切强度前期增加较快,尤其是在道面出现中等损坏之前增加最快,中等损坏后直到严重损坏两者增加均变缓。进一步,设计模型试验模拟沥青道面在复杂应力与温度耦合作用下的受力状态,获得道面结构剪切强度及其变形规律,与上述数值分析结果相一致。在上述数值分析和试验研究基础上,提出基于道面结构应力和变形的道面性能评估量化指标。     

桥梁大体积混凝土温度裂缝控制与处理

为了使桥梁大体积混凝土温度裂缝得到有效控制,针对桥梁大体积混凝土工程的特点,通过对桥梁大体积混凝土温度裂缝产生的机理分析研究,认为由混凝土内外温差、自身约束和外部约束共同作用产生的温度应力是形成桥梁大体积混凝土温度裂缝的主要原因,并从设计和施工两个方面提出了控制措施。最后,对温度裂缝的处理提出了对策。     

公路桥梁规范中温度自应力计算方法误差的理论分析

基于弹性力学中三个不同方向的应力通过泊松比耦合在一起的性质,理论分析《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)及《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中规定的桥梁结构的温度自应力简化计算方法中的误差,并基于热弹性力学中温度应力的Duhamel相似定理,分析温度荷载作用于桥梁结构中的作用方式,即温度自应力的荷载模式,并基于这种思路分析桥梁规范中对温度荷载形式简化的合理性,进一步分析这种简化所可能导致的误差及今后可能的研究方向与解决方案。     

大跨预应力混凝土连续刚构桥梁现场应力测试的若干问题研究

将钢弦应变传感器原件埋设于大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁中,对箱梁关键截面的应力实施跟踪测试和控制,阐述了混凝土钢弦应变计的测试原理,通过对实际工程结构测试应力数据的误差分析,包括混凝土弹性模量的误差、混凝土应变滞后、温度影响、混凝土收缩徐变产生的应力,使实测应力更接近结构实际应力,保证了施工质量,最后通过一高墩大跨连续刚构桥梁测试实例得出的结论,从而为结构应力分析、结构设计变更和施工质量评价提供了依据.     

南京奥体中心大平台温度应力监测与分析

为了减小温度应力对结构的影响,预防和控制温度裂缝,对混凝土结构的温度应力进行现场监测。以南京奥体中心大平台后浇带为例,运用温度应力计算理论和数值分析的方法对其进行温度应力监测及理论分析。结果表明,合理设置后浇带能有效地减小温度应力,使大平台达到安全性的要求。     

沥青砼桥面铺装施工对箱梁的影响

针对沥青混凝土铺装施工荷载对桥梁的影响，实地观测一座钢筋混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装施工过程。对不同情况进行计算，静力计算数值和实测数据表明，铺装施工荷载对桥梁产生的影响要远大于静力。加强对沥青混凝土铺装过程的控制，在铺装前进行相关计算，是避免因铺装施工产生结构损伤的有效措施。     

箱型截面空腹式刚架拱桥温度场的实测与研究

通过对箱形梁刚架拱的实际工程监测,量测了其温度场的分布及其产生的温度荷载和温度应力变化情况.论述了箱形梁刚架拱,及其施工过程体系转换的温度应力的影响.通过对实际工程的监测,提出温度荷载在实测基础上采用指数函数拟合的简单方法     

铺装施工对桥梁受力的影响

观测了钢筋混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装施工过程，介绍了沥青混凝土铺装施工的方法；通过对不同工况的计算，分析了沥青混凝土铺装施工荷载对桥梁的影响；对静力计算数值和实测数据进行比较，指出铺装过程中对桥梁产生的影响远大于静力计算的结果。提出应加强对沥青混凝土铺装过程的控制，在铺装前进行相关计算，避免因铺装施工使结构产生损伤。     

基于时间元模型的复杂桥梁结构移动荷载识别

为研究桥梁结构在移动车辆荷载反复作用下的疲劳损伤机理，利用有限元法建立复杂桥梁结构模型，同时为提高计算精度，承载主梁单元形函数采用5次Hermitian插值函数，并得到桥梁的离散振型与模态参数；利用归一化的第1类Chebyshev正交多项式作为响应和荷载的时间有限元形函数，基于加权残值法建立了移动荷载识别的时间元模型；为解决荷载识别的不适定性，利用截断奇异值分解的正则化方法由应变和位移响应得到移动荷载的稳定解．数值分析结果表明，该方法能有效地识别复杂结构的移动荷载，识别精度高，抗干扰能力强．     

弹性基础上预应力中厚矩形板的横向振动

基于Reddy高阶剪切板理论，研究预加均匀温度场和面内机械荷载作用下，双参数弹性基础上各同同性中厚矩形板的振动特性，给出了确定板振动频率的半解析数值方法，通过算例考察了温度变化，面内荷载、基础刚度参数、边界条件、横向剪切变形等对板振动特性的影响，结果表明，温度升高与预加面内压力将使板的自振频率下降，而增加基础刚度和预加面内拉力则有助于提高板的自振频率。     

随机车流作用下桥梁冲击系数分析

为研究交通车辆作用下在役桥梁的振动特征,需提出随机车流作用下桥梁的冲击系数计算方法.根据响应面分析方法拟合了影响面的函数表达式,求得随机车流作用下桥梁结构最大静挠度;基于已编制的车-桥耦合振动分析程序,获得各类车型单独作用下车-桥耦合接触力,用该耦合接触力等效代替各类车辆三维模型作用在桥梁结构上,从而获得随机车流作用下桥梁结构的动力效应,并求得相应冲击系数,从而提出了简便且实用的随机车流作用下桥梁结构冲击系数计算方法.通过与规范计算值对比表明,本文所提出的方法能有效地计算随机车流下桥梁的冲击系数.     

双层水泥混凝土路面结构临界点位置分析

针对我国水泥混凝土路面刚性、半刚性材料作为基层大量使用的情况,基于弹性地基上不等平面尺寸双层结构模型,采用3维20节点实体单元,讨论了轴载作用下水泥混凝土路面结构(面层和基层)最大荷载应力点的位置、大小和对应的荷位,多轴荷载对最大荷载应力位置和大小的影响,以及移动轴载作用下的最大荷载应力影响线;分析了轴载作用于不同荷位时,基层有无超宽对面层、基层自身最大荷载应力的影响,以及轴载向面层内侧移动时路面结构最大荷载应力的变化规律;讨论了温度翘曲和荷载作用的耦合效应.研究结果可用于确定水泥混凝土路面结构临界点的位置.     

考虑环境变温作用的大跨桥梁疲劳损伤分析

基于桥梁健康监测系统记录的温度时程数据,研究钢箱梁顶板、底板的温度变化特征和规律,利用间接耦合法将热分析的温度数据作为体荷载施加于结构多尺度有限元模型,获得了环境变温引起的结构应力,实现了从热分析到结构应力的分析.然后,利用健康监测系统记录的应变时程数据,考察车辆荷载和环境变温所引起的应变特征的差异,提取和分离出由环境变温和车辆荷载引起的应变时程,并与模拟得到的应力时程加以对比和相互验证,在此基础上利用连续介质损伤力学理论分析车辆荷载单独作用以及车辆和环境变温交互作用所引起的桥梁累积损伤.结果表明:提出的损伤分析流程可实现桥梁关键部位在考虑环境变温和车辆荷载两种因素作用下的损伤分析.环境变温单独作用所引起的疲劳损伤很小,基本可以忽略,但两者交互作用所引起的结构疲劳损伤相对于车辆单独作用下的损伤有显著差异.在服役初期环境变温的作用并不显著,随着疲劳损伤的不断增加,这种交互作用对结构疲劳损伤累积的影响会愈发明显,即环境温度变化引起的荷载会加速结构服役中后期疲劳损伤的累积速率,进而对结构疲劳寿命产生显著影响.     

徐变对钢管混凝土拱桥拱肋截面应力重分布的影响

采用混凝土徐变理论及有限单元法,并考虑混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性,对任意形状拱肋截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究,推出短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式,提出要应的分析及实施步骤,分析表明,徐变对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布非常显著,如与外荷截作用下的应力相叠加,则可能会恶化结构构件的工作。     

基于有限元极限分析的桩基础荷载下边坡稳定性

为探讨桩基础荷载作用下边坡稳定性变化的一般规律，提出相应的稳定性系数计算方法. 首先，概述有限元极限分析方法，并引入某陡坡段桩基础工程实例，验证了该数值分析方法的合理性；其次，通过对桩顶水平荷载、黏聚力、桩坡相对位置等因素进行归一化处理，给出了不同工况时桩基础荷载下边坡稳定性系数计算方法，并将其以表格形式表示；然后，在探究桩基础荷载下边坡破坏模式的同时，引入荷载影响因子表征桩顶水平荷载对边坡稳定性系数的影响，并提出了桩基础荷载下边坡稳定性系数半理论半经验方法；最后，探讨了桩顶水平荷载、边坡坡比、内摩擦角、黏聚力及桩坡相对位置对边坡稳定性系数的影响. 结果表明边坡稳定性系数与内摩擦角及黏聚力正相关，与桩顶水平荷载负相关.以上分析可为陡坡段桥梁工程设计提供参考，具有一定的理论及工程应用价值.