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墩顶水平冲击作用下承插式桥墩动力响应研究

铁道科学与工程学报 2023年第11期20卷 4221-4232页

作者：杨孟刚李滨宏孟栋梁中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

为研究墩顶水平冲击作用下承插式预制桥墩的动力行为,对一承插式构件进行冲击试验。基于ANSYS/LS-DYNA对冲击试验进行有限元模拟,并通过试验结果验证了有限元模型的精确性。在此基础上,通过数值模拟的方法分析冲击作用下承插式桥墩的内... 详细信息

为研究墩顶水平冲击作用下承插式预制桥墩的动力行为,对一承插式构件进行冲击试验。基于ANSYS/LS-DYNA对冲击试验进行有限元模拟,并通过试验结果验证了有限元模型的精确性。在此基础上,通过数值模拟的方法分析冲击作用下承插式桥墩的内力(剪力和弯矩)变化规律和损伤机理,并探讨了冲击质量、冲击速度、承插深度以及接缝强度对桥墩动力响应的影响。结果表明:在初始接触阶段,桥墩的截面剪力和弯矩时程曲线出现明显振荡;相较于墩身顶部,墩身底部截面剪力和弯矩响应峰值出现具有滞后性。在墩顶位移峰值时刻,构件内力分布规律与在静载作用下的结果类似,即剪力沿墩身(不包含桥墩承插部分)呈矩形分布,弯矩近似呈三角形分布;在冲击荷载作用下,承插式桥墩的最大弯矩出现于墩身底部,而最大剪力截面位于桥墩承插段,构件的损伤主要表现为墩身底部的弯曲损伤和承插段的弯剪损伤。随冲击质量和冲击速度的增加,冲击力、构件的剪力、弯矩和塑性变形响应均有所增大;相比冲击质量而言,冲击速度对冲击力峰值的影响更为显著。增加承插深度以及接缝强度可提高构件刚度,从而减小桥墩的水平位移,但会增大构件弯矩响应。研究成果可为承插式桥墩的抗冲击设计提供参考。

关键词：承插式桥墩墩顶水平冲击作用试验研究有限元模拟动力响应

墩顶水平冲击作用后钢筋混凝土桥墩剩余承载力研究

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第12期54卷 4793-4805页

作者：杨孟刚万航航孟栋梁中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

采用凸形盖梁的城市高架桥在地震作用下,桥梁上、下部结构之间的异相位振动可能会导致主梁与盖梁之间的撞击。为研究钢筋混凝土(RC)桥墩在震致墩顶水平冲击作用下的动力行为及其剩余承载力,设计2个桥墩模型分别进行冲击试验和拟静力试... 详细信息

采用凸形盖梁的城市高架桥在地震作用下,桥梁上、下部结构之间的异相位振动可能会导致主梁与盖梁之间的撞击。为研究钢筋混凝土(RC)桥墩在震致墩顶水平冲击作用下的动力行为及其剩余承载力,设计2个桥墩模型分别进行冲击试验和拟静力试验。此外,基于ANSYS/LS-DYNA软件对冲击试验和拟静力试验进行有限元仿真,探讨冲击质量和速度、桥墩轴压比、截面宽度和配筋率等参数对单次冲击后桥墩剩余承载力的影响。考虑到震致撞击可能是连续多次的,进一步考虑损伤的累积作用,分析桥墩在连续冲击后剩余承载力变化情况。研究结果表明:由于构件的振动,在1次冲击过程中,冲击锤与桥墩之间会出现多次接触和分离;单次冲击时,桥墩剩余承载力随冲击质量和速度增大而减小,随桥墩截面宽度和配筋率的增加而增大;多次连续冲击时,桥墩剩余承载力随累积冲击动能增加而减小,在所考虑的加载模式下,冲击后桥墩承载力降低19%~32%。

关键词：震致桥梁撞击 RC桥墩墩顶水平冲击试验数值模拟动力响应剩余承载力

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墩顶撞击作用下高铁桥墩动力行为研究

土木工程学报 2023年

作者：孟栋梁胡仁康杨孟刚何旭辉高速铁路建造技术国家工程研究中心中南大学土木工程学院

以往关于桥墩在侧向撞击下的力学行为研究主要关注车辆或驳船的撞击作用，即撞击位置在桥墩中部或墩底。然而，在实际工程中桥墩也可能在墩顶处遭受撞击，例如地震中发生于抗震挡块处的撞击。本文以高铁桥墩为研究对象，通过试验和数值... 详细信息

以往关于桥墩在侧向撞击下的力学行为研究主要关注车辆或驳船的撞击作用，即撞击位置在桥墩中部或墩底。然而，在实际工程中桥墩也可能在墩顶处遭受撞击，例如地震中发生于抗震挡块处的撞击。本文以高铁桥墩为研究对象，通过试验和数值模拟的方法探究了缩尺桥墩在墩顶撞击作用下的动力响应。试验结果表明，一个典型的撞击过程包括3个阶段：碰撞阶段I、碰撞分离阶段和碰撞阶段II。在碰撞阶段I，撞击荷载主要由构件中的惯性力来平衡；在阶段II，撞击荷载由惯性力和恢复力共同平衡。因此，在发生同等墩顶位移的条件下，构件所承受的撞击荷载会远大于静力荷载，且该现象对于碰撞阶段I尤为显著。数值模拟结果表明，由于惯性效应导致的振动，构件在撞击作用下的内力发展与在静力作用下显著不同。在拟静力作用下，沿桥墩的弯矩呈三角形分布；而在撞击作用下，桥墩截面弯矩发生显著振荡。

关键词：震致撞击高铁桥墩墩顶撞击试验数值模拟动力响应内力发展

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基于高频组合片段的GEP沉降预测模型

城市轨道交通研究 2024年

作者：胡珉卢孟栋上海大学悉尼工商学院上海大学-上海城建集团建筑产业化研究中心

地表沉降预测和控制是盾构法隧道施工最为关注的问题之一。为了解决现有沉降预测和控制中存在的模型表达过于复杂缺乏解释性的问题，本文提出一种基于高频组合片段的改进GEP算法，通过建立盾构掘进控制参数与地表沉降的关系模型，对盾... 详细信息

地表沉降预测和控制是盾构法隧道施工最为关注的问题之一。为了解决现有沉降预测和控制中存在的模型表达过于复杂缺乏解释性的问题，本文提出一种基于高频组合片段的改进GEP算法，通过建立盾构掘进控制参数与地表沉降的关系模型，对盾构掘进过程中的地表沉降进行预测，得到结构简洁、具有一定解释性的显性多项式表达式作为预测模型。基于该预测模型，通过组合优化，对某一历史工程进行仿真模拟，进行施工参数优化。该优化结果在模拟中取得了较好的效果，并与后续工程实际调整方向一致，这为盾构法隧道沉降预测和控制提供一种新思路。

关键词：基因表达式编程高频组合片段掘进控制参数沉降预测沉降控制

高铁简支梁桥横向地震碰撞效应振动台试验研究

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振动与冲击 2019年第24期38卷 63-73页

作者：孟栋梁高琼杨孟刚中南大学土木工程学院

地震作用下,当桥梁上、下部结构间的横向相对位移超过挡块-梁体或挡块-垫石间的初始间隙时,就会发生碰撞。为研究高铁简支梁桥在地震激励下的横向碰撞效应,以32 m标准跨径简支梁桥为研究对象,按1∶6缩尺比设计并制作了单跨桥梁模型。通... 详细信息

地震作用下,当桥梁上、下部结构间的横向相对位移超过挡块-梁体或挡块-垫石间的初始间隙时,就会发生碰撞。为研究高铁简支梁桥在地震激励下的横向碰撞效应,以32 m标准跨径简支梁桥为研究对象,按1∶6缩尺比设计并制作了单跨桥梁模型。通过振动台试验研究了地震波频谱特性、地震动峰值加速度(PGA)、挡块-垫石初始间隙等因素对横向地震碰撞效应的影响,并探讨了在挡块与垫石间填充橡胶缓冲垫层的防碰减震效果及橡胶垫层的减震机理。试验结果表明:振动台试验再现了桥梁结构横向地震碰撞过程,在多遇地震作用下,固定支座未发生破坏,挡块与垫石之间没有出现碰撞现象;而在设计地震和罕遇地震激励下,固定支座出现破坏,多数工况发生了碰撞。挡块与垫石之间的碰撞限制了墩梁间横向相对位移的发展,但碰撞会激起结构的高频响应,增大墩底弯矩响应;橡胶缓冲垫层的设置会减小挡块与垫石间的碰撞刚度,降低由地震碰撞所引起的高频响应,从而达到减震的效果。

关键词：高速铁路简支梁桥地震横向挡块碰撞效应橡胶缓冲垫层

碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究

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工程力学 2019年第8期36卷 161-170,181页

作者：孟栋梁杨孟刚费凡中南大学土木工程学院

地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象,按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型,并针对以往点面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足,设计了... 详细信息

地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象,按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型,并针对以往点面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足,设计了一种新型面面接触的碰撞测力装置。通过振动台试验研究了桥梁模型在地震激励下的横向碰撞效应,并通过快速傅里叶变换(FFT)从频域角度分析了碰撞对桥梁结构横向地震响应的影响。结果表明:新型测力装置能够较为准确地测得挡块与垫石之间的碰撞力时程;挡块与垫石间的碰撞限制了墩梁间的横向相对位移的发展,但会放大桥墩墩底弯矩响应和梁体加速度响应。在不考虑挡块时,桥梁结构的地震响应功率谱在低频区(结构基频附近)具有较高的幅值,即地震响应主要受结构基频控制;而在设置挡块后,碰撞改变了地震响应的频率分布,在高频区的功率谱幅值明显增大。

关键词：高铁简支梁桥地震振动台试验挡块横向碰撞地震响应

考虑轨道约束的高铁简支梁桥横向地震碰撞效应

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中南大学学报（自然科学版） 2018年第4期49卷 916-924页

作者：杨孟刚孟栋梁戴良缘中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为准确把握地震激励下高速铁路简支梁桥横向挡块的限位功能和防碰减震效果,以5跨32 m标准跨径简支梁桥为例,基于ABAQUS软件建立实体有限元模型;分析轨道系统约束作用、挡块材料非线性对横向碰撞有限元模型的影响;对不同地震波和峰值加... 详细信息

为准确把握地震激励下高速铁路简支梁桥横向挡块的限位功能和防碰减震效果,以5跨32 m标准跨径简支梁桥为例,基于ABAQUS软件建立实体有限元模型;分析轨道系统约束作用、挡块材料非线性对横向碰撞有限元模型的影响;对不同地震波和峰值加速度激励、挡块-垫石间距、挡块强度、橡胶缓冲垫层的厚度等因素进行分析。研究结果表明:轨道约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震碰撞效应,挡块材料非线性对横向碰撞效应影响显著;在不同地震波和不同峰值加速度作用下,桥梁横向地震响应有明显差异;在EI-Centro地震波激励下,综合考虑各项碰撞效应,高速铁路简支梁桥挡块-垫石间距设置为3 cm是合理的;橡胶缓冲垫层会降低墩梁横向相对位移和碰撞力,且防碰减震效果与橡胶的厚度有关。

关键词：高铁简支梁桥轨道约束地震横向碰撞效应挡块橡胶缓冲垫层

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水库变动回水区分汊河道水沙特性及整治研究

水库变动回水区分汊河道水沙特性及整治研究

作者：孟栋梁重庆交通大学

学位级别：硕士

水库变动回水区分汊河道,既受上游来水来沙的影响,也受下游水库调度运行的影响,使河床长期处在调整过程中,且分汊河道由两支及以上的汊道组成,任一支汊的变化都将影响整个分汊系统,使其水沙特性较单一河道的更为复杂。各种因素的综合作... 详细信息

水库变动回水区分汊河道,既受上游来水来沙的影响,也受下游水库调度运行的影响,使河床长期处在调整过程中,且分汊河道由两支及以上的汊道组成,任一支汊的变化都将影响整个分汊系统,使其水沙特性较单一河道的更为复杂。各种因素的综合作用,造就了水库变动回水区分汊河道复杂的水沙环境,这势必会引起河道河床形态的不断调整,改变其分汊格局,从而影响该河段的航运、防洪及涉水工程等的安全和效益。因此,准确地了解并掌握此类河道的水沙特性,可为分析同类型河床演变规律、航道整治工程方案研究等奠定良好的基础,具有重要的理论意义和实际意义。文中以小南海-渣角河道为研究对象,运用二维水沙数学模型,从平面角度分析了水库变动回水区分汊河道的水沙特性变化。仅在枯水期时,研究河段受到水库回水的影响,水位普遍抬升,但升高幅度均不超过3m,航槽内的水流条件得到大幅改善。天然状况下,小南海河段各流量下的水动力轴线和输沙路径较稳定,分流区的横比降随流量的增加而逐渐增大;渣角河段水动力轴线和输沙路径则变化幅度较大,随流量的增大向左岸摆动,分流区横比降随流量的增加而逐渐减小。同时,借助分汊流三维概化数学模型,从空间上分析分汊流的水流结构特性以及主支汊河宽比、下游控制水深对空间水流分布特性的影响。分汊河道各支汊相当于一个弯曲型河道,由于离心力的作用,横断面会形成环流。主支汊河宽比影响着分流区的横比降,进而影响着口门区横流的发展,当主支汊河宽比增大时,横流增强。下游控制水深影响着汊道环流的发展,只有当水深适宜时,环流充分发展,这有利于汊道的纵、横向输沙。在上述水库变动回水区分汊河道的水沙特性研究的基础上,提出了渣角河段滩险的整治方案,并运用二维泥沙数学模型预测工程河段10年后的冲淤变化情况。结果表明:挖槽区呈微冲刷状态,右汊回水沱及三角洲尾部有少量泥沙淤积,方案实施后河床整体稳定性较好。

关键词：变动回水区分汊河道水沙特性水流结构航道整治

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加氢裂化生产5#白油工艺研究及效益测算

当代化工 2022年第2期51卷 474-479,485页

作者：陈灿李云孟栋梁白振民中国石化青岛炼油化工有限责任公司山东青岛266500 中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院辽宁大连116045

近年来,成品油市场的需求量不断降低,调整炼油生产结构生产具有高附加值的产品刻不容缓。通过工艺方案调整,利用加氢裂化装置产出了5^(#)工业白油产品并优化了生产方案;对加氢裂化装置不同工况进行效益测算,根据测算结果对装置生产方案... 详细信息

近年来,成品油市场的需求量不断降低,调整炼油生产结构生产具有高附加值的产品刻不容缓。通过工艺方案调整,利用加氢裂化装置产出了5^(#)工业白油产品并优化了生产方案;对加氢裂化装置不同工况进行效益测算,根据测算结果对装置生产方案调整进行指导。

关键词：加氢裂化效益测算 5^(#)工业白油工艺调整