路桥结合部位水毁规律模型试验研究

为揭示平原河段路桥结合部位水毁规律,开展路桥结合部位水毁现场勘查和10种工况的室内模型试验,研究桥台尺寸、阻水比、端头形状、坡比、挑角以及水流冲刷时间和水流流速等影响因素下的水毁规律.研究表明,路桥结合部位是公路桥梁工程水毁易发部位,具有显著的区域性特征;模型迎水面水流流速及其冲刷时间、水流冲刷淘空最大深度、水毁堆积物横向扩散范围及其竖向堆积厚度,在一定程度上反映了路桥结合部位水毁程度和变化规律;桥台长度越短则其安全性越高,水位越高则桥台水毁越强烈,桥台端头为圆弧状能有效降低其水毁程度;有一定坡度的桥台削弱了水流与其迎水面的接触作用力,从而降低了水毁程度;桥台挑角不同会产生不同的水毁破坏现象;水流冲刷时间越长、水流流速越大,桥台水毁越显著.试验结果与现场勘查实际情况相吻合,研究结果在路桥结合部位水毁防治方面有一定的参考意义和应用价值.     

基于响应面法的桥梁抗洪裕度计算理论与应用

为评估既有桥梁水毁风险,以可靠性指标定量衡量桥梁抗洪裕度,建立一种基于响应面法与耦合数值模型的桥梁抗洪裕度计算方法.首先从水文要素源头出发,考虑洪水水流冲击和局部冲刷,提出建立桥梁结构-水流-河床泥沙耦合数值模型的实用算法获取结构响应.然后结合梁桥和拱桥的水毁模式分析,得出以具体结构响应为指标的洪水效应下桥梁极限状态功能函数表达式,并采用响应面法建立桥梁抗洪可靠性指标的计算流程.最后,以2019-06-14发生水毁的河源东江大桥为例,验证了所提出抗洪裕度评估方法的合理性与可行性.结果 表明,该方法可实现桥梁抗洪可靠性指标的定量计算,不仅可用于既有桥梁抗水评估,更为未来桥梁规范中洪水效应分项系数的更新修订提供了理论基础与技术支撑.     

基于上部结构振动响应的杭州湾大桥桥塔冲刷状态分析

提出了一种基于上部结构振动响应的桥塔冲刷状态分析方法.该方法首先基于理论分析得到的冲刷敏感模态确定传感器布置方案,进而对环境振动(大地脉动)下的桥梁结构加速度数据进行多次采集,并通过对实测数据模态分析得到相应的模态参数变化.通过对比跟踪桥梁上部结构不同构件、不同模态的动力特征变化,对桥塔冲刷发展状态进行评估.在杭州湾大桥桥塔冲刷评估中完成了该方法的实桥应用,对不同构件与模态形式的冲刷敏感程度进行了分析,并利用水下河床三维量测对该冲刷动力评估方法的准确性进行了验证.结果表明,该方法在实际应用中,跟踪上部结构振动响应可以准确高效地识别出桥塔冲刷发展的状态,选择低阶振型或桥塔构件进行跟踪对桥塔冲刷发展更为敏感,且具有经济、便利、无需水下操作的特点.该方法可避免传统冲刷检测技术中常见的水下安装作业,实现桥梁冲刷发展状态的快速诊断,并可融入常规的桥梁检测项目中.     

基底宽度对石笼结构水毁影响分析

石笼在山区桥梁建设中应用广泛但水毁频发。为研究石笼结构具体的水毁模式,通过模型实验加数值模拟来对河流泥沙的冲刷形态和水流流场进行分析。结果表明:较于双排网箱,三排网箱具有良好的耐冲性能。至失稳时间,三排基础网箱桥墩最大冲刷深度超出双排基础网箱桥墩7.1%,最小冲刷深度超出双排网箱13%;网箱的主要变化是产生了一定范围的沉降,这些沉降点集中于垂直水流方向的侧倾和沿Z轴方向,其沿水流方向(X轴)产生的位移很小。     

强震作用下城市连续高架桥倒塌失效模式

高烈度地震区内城市高架桥梁结构是城市交通的命脉,但当其遭遇强震导致失效时会造成不可预估的社会后果.高架桥或者其构件发生损伤导致自身不能发挥正常的使用功能时认为桥梁失效.以某六跨连续梁高架桥为工程背景,采用OpenSees软件建立了三维非线性有限元计算模型,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)法和加权秩和比法来判别在强震作用下该高架桥在的连续倒塌失效模式.计算过程中考虑支座的摩擦滑移,根据损伤值的变化来判断构件的状态,对连续梁桥各个构件的失效次序进行统计,给出具有统计意义的地震倒塌失效模式和最弱失效模式.结果表明:根据加权秩和比法得到的倒塌失效规律和最弱失效模式基本一致,首先是起到摩擦减震的滑动支座失效,其次是固定墩和固定支座失效,最后非固定墩失效.研究结果可为类似连续梁高架桥的抗震分析和地震失效倒塌模拟提供一定的参考和借鉴.     

基于时频分析与神经网络的桥梁冲刷动力评估

桥梁基础水文作用是引起桥梁结构功能及安全性能失效的首要原因,而桥梁冲刷又是水文作用最主要的表现形式.依托舟山大陆连岛工程金塘大桥主通航孔桥,提出一种基于时频分析与神经网络的桥梁冲刷动力评估方法.首先,利用白噪声地震波模拟环境振动激励,采用动力时程分析法模拟环境激励下的上部结构振动,并获得其加速度响应,同时在振动过程中实时模拟基础冲刷深度的连续发展,进行环境振动激励下桥梁模态参数与冲刷发展的关联性分析,研究该方法的识别敏感性.进而,利用数值动力参数分析研究上部结构既有局部损伤多种组合形式对桥梁结构模态参数的扰动程度,以确定非冲刷损伤形式对桥梁冲刷动力评估方法准确性的干扰.最后,以模态分析中的低阶模态参数作为样本输入,以冲刷深度与墩位的不同组合作为样本输出,建立BP神经网络,实现桥梁冲刷深度与墩位的同步评估.研究结果表明:利用自振频率构建的动力指纹对冲刷发展较为敏感;该方法无论对冲刷深度还是冲刷墩位均具有较高的识别准确度,且可忽略有限局部损伤对识别准确性的干扰.该方法不需要水下操作,不需要昂贵的测试设备,仅需要加速度传感器以及数据采集装置,便于融入常规桥梁检测项目中.     

山区公路小桥涵冲刷机理研究

小桥涵作为公路的主要排水设施之一,在山区公路水毁中,其水毁占很大比例,并且破坏类型也多种多样。因此,深入研究小桥涵冲刷防护及消能机理,对提高小桥涵抗水灾能力是十分必要的。在理论分析和室内模型试验的基础上,结合野外现场调查研究了小桥涵冲刷水毁的原因及机理,为减轻公路小桥涵水毁灾害提供了决策依据。     

山区公路坡面冲刷引起的路基水毁机理

通过下边坡冲刷模型试验和现有的研究成果探讨坡面冲刷对路基稳定性的影响,提出路基水毁的一般机理演绎过程,结合具体工程选取合适的边坡防护形式.试验结果表明:土体物理性质对坡面的抗冲刷能力有很大的影响;一般路基边坡坡面侵蚀过程是由坡脚开始逐渐向上扩展的,最终导致整个坡体坍塌.研究结果表明了边坡坡面冲刷对路基边坡稳定性的影响作用机制,将其概括为4个阶段且具有链式特性的机理演绎过程,对提高水毁防灾水平具有现实意义.     

面向桥梁冲刷动力识别的水槽物模试验研究

为定量分析与验证研究桥梁冲刷动力识别,同步动力特性与冲刷发展的实测数据并验证该方法的有效性.依托张靖皋长江大桥桥塔主墩冲刷设计,利用大型水槽水文-结构物理模型对基础冲刷发展全过程进行试验模拟,基于多组别试验“冲刷-基频”同步实测数据,研究墩桩振动频率随冲刷深度发展的演变规律,定量分析桥梁冲刷动力识别方法的敏感性与准确性.结果表明：3组冲刷试验均造成基础边界条件极大改变,且冲刷越剧烈,结构频率下降比例越大;基础自振频率与冲刷时间成近似线性关联;自振频率平方与冲刷深度成显著线性关联.动力识别方法对桥梁冲刷发展具有较高敏感性,可有效应用于区域性桥群冲刷异变快速检测,并为重点桥梁进一步水下筛查提供数据支撑与准确依据.     

桥梁水毁成因分析及防治措施综述

通过收集国内外关于桥梁水毁相关文献进行分析研究,结果表明,桥梁水毁的形式有基础破坏、墩身破坏、上部结构破坏等几种,桥位、桥孔、河道、桥墩等设计不当均可成为水毁成因.针对以上成因,应从工程防护、桥梁设计、施工养护等方面采取防治水毁的措施.未来,在气候环境变化迅速的背景下,必须投入更多精力研究并在实际工程中应用防治水毁的各类措施,以维护国民利益.     

丁坝与挡土墙配合防护沿河公路路基机理分析

山区沿河公路常由于弯道水流冲刷而发生水毁.为进一步认识丁坝和挡土墙配合这一沿河路基水毁防治方案的防护机理,采用现代三维运动界面追踪技术VOF(volume of fluid)方法和标准k-ε模型耦合求解,对圆心角为90°弯道中设置丁坝的三维流场进行了分析研究,指出丁坝和挡土墙配合防护沿河路基是通过改变弯道水流的流场结构,使水流偏离被防护的路基或将冲刷区变为淤积区,从而达到冲刷防护目的的.     

爆炸荷载作用下建筑结构连续倒塌分析与防连续倒塌设计研究进展

连续倒塌是结构局部某个关键构件的破坏导致相邻构件失效继而引发更多构件破坏,最终导致结构整体倒塌或者产生与初始触因很不相称的大面积倒塌的连锁反应.爆炸荷载作为一种非常规荷载,具有传播迅速、峰值大、作用时间短等特点,是造成建筑结构连续倒塌的主要原因之一.本文在建筑结构连续倒塌已有研究的基础上,提出了结构连续倒塌分析的分类方法;并进一步根据结构连续倒塌分析的目的,将结构连续倒塌分析方法分为结构抗连续倒塌性能评价方法和结构连续倒塌全过程分析方法.通过文献综述,详细介绍了结构抗爆炸连续倒塌性能评价方法和结构抗爆炸连续倒塌全过程分析的最新研究进展;给出了建筑结构防爆炸连续倒塌的概念设计方法和构造措施,提出了建筑结构防爆炸连续倒塌设计的步骤和方法.     

极端作用下桥梁结构抗连续倒塌综述

当前,多起桥梁结构的倒塌事故造成严重的生命财产损失,严重危害公共交通安全.因此,极端作用下的桥梁结构连续倒塌研究迫在眉睫.根据极端作用的概念定义,简要分析了极端作用下的国内、外的多起桥梁连续倒塌事故的原因,针对桥梁结构抗连续倒塌的研究现状进行综述.根据相关研究发现,桥梁结构的抗连续倒塌研究不同于建筑结构,有其自身的特点,因此,应建立自己的研究体系并制定相关规程等.     

基于风险的桥梁多灾害下合理冲刷深度研究

为了在桥梁设计和评估中充分考虑多灾害影响,基于一致风险原则,提出桥梁在考虑冲刷和地震联合灾害作用条件下的分析框架,开展了考虑地震灾害的合理冲刷深度研究.首先对桥梁进行考虑冲刷的地震易损性分析,获得结构的易损性曲线和易损面;根据两种灾害的危险性模型,获得不同给定冲刷深度下失效概率与冲刷深度的关系及联合失效概率.然后将联合失效概率所对应的冲刷深度作为两种灾害组合时的合理冲刷深度,进一步与设计冲刷深度比较,得到地震和冲刷多灾害下桥梁设计中所需要的冲刷荷载组合系数,并以一悬索桥为例说明分析过程.文中方法有效考虑了桥梁整体风险和经济性,可为地震和冲刷联合灾害作用下不同类型和大小的桥梁的探索分析提供基础.     

山区人行网箱桥水毁机理分析

山区河流常年水位较低,雨季河水暴涨。由于洪水历时短、来水量大,洪峰过程期河水冲刷能力强,山区人行小桥涵水毁破坏严重。该文利用数学模型对重庆市万州区插旗村格宾网箱便桥进行流场模拟,通过流场及桥墩受力分析得出网箱桥水毁主要原因为墩头压缩冲刷、网箱桥墩整体刚度差造成的桥墩侧偏、下沉等,并据此提出了优化设计建议。     

框架结构连续性倒塌机制的静力分析过程

针对地震作用下框架结构的连续性倒塌过程,为简化问题,首先在静力分析基础上采用现有的构件重要性系数方法进行倒塌机制的分析和计算;然后利用概念移除的方式,通过对一榀钢筋混凝土框架的分析,计算所有梁、柱的重要性系数,以此研究该框架在竖向恒、活载作用下的倒塌机制和过程.分析结果发现,在移除底层中柱后,对应各层梁的计算变形量均大于梁构件所能承受的极限变形量,因此相继发生破坏,导致结构最终倒塌,这与试验中观察到的现象基本一致.     

南京大胜关长江大桥桥位水文设计论证分析

桥梁桥位的选择,对桥梁的建设和运营至关重要.文中分析了桥位处河段河床冲刷和水流变化对桥墩基础的影响,利用流体力学原理,给出模拟计算方法.结合南京枢纽高速铁路越江大桥方案的工程应用实例,进行了冲刷计算与水文设计,得出南京枢纽高速铁路越江大桥的初步论证的可行性方案.     

甘肃省南部地区公路水毁成因分析及处治措施

通过对甘肃省南部地区进行实地调查,根据降雨强度、河流及沟道暴洪、地质灾害及损堵情况,将甘肃南部灾害范围划分为重度区、中度区和一般区.文章总结了该地区公路水毁病害主要类型(路基路面水毁、桥梁涵洞水毁、隧道洞口水毁)并分析了水毁成因,针对不同水毁类型,提出了水毁治理原则及对应防治措施,为公路的设计、施工、养护提供了参考.     

基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法研究

在跨江、跨河桥梁中,桥墩的安全往往受到水流的影响.由于洪水冲刷导致桥墩自由段长度增加,降低了桥墩的稳定性,严重时可能造成桥梁失稳倒塌,因此对桥墩冲刷进行监测具有重要意义.然而,在洪水暴发期间,现有测量技术难以精准实施桥墩冲刷监测.为此提出一种基于水流冲击响应的桥墩冲刷识别方法,首先,建立桥墩简化模型及其振动方程,推导桥墩自由段长度与固有频率的关系;然后,基于桥墩在地基中的等效嵌固理论建立桥墩自由段长度的修正方法,进而提出桥墩自由长度计算方法;最后,基于ABAQUS有限元软件建立桥梁有限元模型,考察该方法在不同冲刷情况下的识别精度.结果发现,桥墩自由长度识别误差在6%以内,并且在不同波浪荷载作用下该方法均具有稳定性.通过现场实桥试验对本文方法进行验证,并比较了人工锤击和水流冲击两种激励方法的异同点.结果表明,两种激励方法所得结果相近,桥墩自由长度识别误差可控制在10%左右,且传感器便于安装、成本低、识别精度高,因此该方法具有较好的应用前景.     

山区公路路基水毁的防治与思考——以G310线牛背公路为例

山区公路由于受地形限制,大多依山傍水顺着河谷布设,路基边坡经常或周期性地受到水流冲刷,造成路基水毁,只有坚持"预防为主、防治结合",的原则,"堵小洞、防大害",才能防患于未然,有效减少路基水毁.