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伸缩缝及支座病害对简支梁桥车致动力响应的影响研究

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振动工程学报 2024年第2期37卷 286-296页

作者：侯剑岭刘灵灵吴喜德许维炳陈彦江王瑾刘钧岩王博李岩张轩交通运输部水运科学研究所北京100088 北京工业大学城市建设学部北京100124 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 中建二局第一建筑工程有限公司北京100176

中小跨径桥梁在中国公路桥梁中占比大,其伸缩缝服役环境恶劣,易发生损伤造成过往车辆剧烈振动、桥梁支座损伤等病害。为探明伸缩缝、支座参数对简支梁桥车致动力响应的影响,建立了车⁃伸缩缝⁃桥梁耦合动力响应(VBCV⁃J)数值分析方法,并通... 详细信息

中小跨径桥梁在中国公路桥梁中占比大,其伸缩缝服役环境恶劣,易发生损伤造成过往车辆剧烈振动、桥梁支座损伤等病害。为探明伸缩缝、支座参数对简支梁桥车致动力响应的影响,建立了车⁃伸缩缝⁃桥梁耦合动力响应(VBCV⁃J)数值分析方法,并通过实测数据验证了该方法,进而开展了伸缩缝、支座参数影响规律的研究。研究结果表明:车速与车辆的振动密切相关,在车速较高、路面状况“一般”时,伸缩缝、梁端的冲击效应会超出规范值。伸缩缝中梁高于路面会导致该部件的冲击效应增大明显,反之则有所减小;而伸缩缝中梁高于或低于路面,均会造成该桥梁端冲击效应增大。伸缩缝弹性支撑刚度的降低、主梁边支座脱空均会引起伸缩缝、主梁梁端的冲击效应增大。支座刚度降低则主要导致主梁整体的冲击效应增大。伸缩缝的破损不仅影响自身冲击效应,还会大幅增大简支梁桥梁端构件的冲击作用,在设计和养护中,应对伸缩缝及梁端构件给予足够的重视。

关键词：简支梁桥伸缩缝支座参数分析

Seismic performance of fabricated continuous girder bridge with grouting sleeve-prestressed tendon composite connections

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结构与土木工程前沿:英文版 2023年第6期17卷 827-854页

作者： Jin WANG Weibing XU Xiuli DU Yanjiang CHEN Mengjia DING Rong FANG Guang YANG School of Water Resources and Hydropower Engineering North China Electric Power UniversityBeijing102206China Beijing Key Laboratory of Earthquake Engineering and Structural Retrofit Beijing University of TechnologyBeijing100124China Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of China Ministry of Education Beijing University of TechnologyBeijing100124China

The seismic performance of a fully fabricated bridge is a key factor limiting its application.In this study,a fiber element model of a fabricated concrete pier with grouting sleeve-prestressed tendon composite connections was built and verified.A numerical analysis of three types of continuous girder bridges was conducted with different piers:a cast-in-place reinforced concrete pier,a grouting sleeve-fabricated pier,and a grouting sleeve-prestressed tendon composite fabricated pier.Furthermore,the seismic performance of the composite fabricated pier was investigated.The results show that the OpenSees fiber element model can successfully simulate the hysteresis behavior and failure mode of the grouted sleeve-fabricated pier.Under traditional non-near-fault ground motions,the pier top displacements of the grouting sleeve-fabricated pier and the composite fabricated pier were less than those of the cast-in-place reinforced concrete pier.The composite fabricated pier had a good self-centering capability.In addition,the plastic hinge zones of the grouting sleeve-fabricated pier and the composite fabricated pier shifted to the joint seam and upper edge of the grouting sleeve,respectively.The composite fabricated pier with optimal design parameters has good seismic performance and can be applied in high-intensity seismic areas;however,the influence of pile-soil interaction on its seismic performance should not be ignored.

关键词： seismic performance continuous girder bridge grouting sleeve-prestressed tendon composite connections grouted sleeve connection design parameters

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伸缩缝参数对大跨度拱桥车致动力响应的影响

哈尔滨工业大学学报 2022年第9期54卷 72-82页

作者：刘钧岩许维炳王瑾陈彦江侯剑岭李岩孙航王洪国北京工业大学城市建设学部北京100124 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 山东高速临枣至枣木公路有限公司山东枣庄277101

为探究伸缩缝参数对大跨度中承式钢管混凝土拱桥车致动力响应的影响,建立了考虑伸缩缝参数影响的车-桥耦合动力响应分析方法(车-缝-桥耦合动力响应分析方法);进而以某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,探究了伸缩缝高差、支撑刚度... 详细信息

为探究伸缩缝参数对大跨度中承式钢管混凝土拱桥车致动力响应的影响,建立了考虑伸缩缝参数影响的车-桥耦合动力响应分析方法(车-缝-桥耦合动力响应分析方法);进而以某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,探究了伸缩缝高差、支撑刚度、缝宽等参数对车-缝-桥耦合动力响应的影响规律。结果表明:1)伸缩缝设计参数条件下,随车速的增加车辆对伸缩缝的竖向冲击作用呈先减小后增大的趋势,与主梁车致冲击作用相比,伸缩缝车致冲击作用更加显著;随车速增加主梁车致冲击系数呈增大趋势;考虑伸缩缝参数影响后,车辆对主梁的竖向冲击作用与空间位置有关,与伸缩缝位置相近的主梁测点冲击系数更大。2)伸缩缝参数变化条件下,中横梁升高会导致车辆对伸缩缝的冲击作用增大,而中横梁升高或降低均会导致车辆对梁端的冲击作用增大,并造成支座反力的增大;伸缩缝支撑刚度降低或缝宽变大时,车辆对伸缩缝中横梁的冲击作用影响均增大;伸缩缝参数对主梁1/4跨截面、1/2跨截面位移响应影响较小。

关键词：车-桥耦合动力响应大跨度中承式钢管混凝土拱桥伸缩缝参数影响数值模拟

基于能量的非堆积型多颗粒阻尼器减振机理分析

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土木工程学报 2022年第4期55卷 42-54页

作者：黄绪宏李小军周龙云闫维明北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室北京100124

为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-... 详细信息

为进一步研究非堆积型多颗粒阻尼器(NPPD)减振机理,从能量角度基于等效连体惯容质量模型(DIMEM)对NPPD依次进行物理参数对应减振机理分析及振动控制过程中能量变化规律分析。首先对DIMEM模型进行简介,重点陈述DIMEM模型的建立、DIMEM-单自由度结构运动微分方程及试验验证。在此基础上,定义周期耗能指标及周期动量交换指标,并据此进行物理参数影响机理分析。最后,基于DIMEM模型依次进行自由振动、共振简谐激励及地震作用下减振效果分析,并重点对系统运动过程中能量变化规律及耗能占比进行讨论。结果表明多颗粒阻尼器减振效果变化规律受耗能及动量交换综合影响,单纯依靠耗能机理较难对NPPD减振效果变化规律进行解释。振动控制过程中系统能量主要通过颗粒之间相互作用进行耗散。基于DIMEM模型的NPPD减振机理及减振效果分析对于进一步认识颗粒阻尼器及颗粒阻尼器优化具有重要研究意义。

关键词：非堆积型多颗粒阻尼器连体惯容质量模型惯容减振机理能量

基于振动台试验的刚构桥近断层土-结构相互作用地震响应研究

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工业建筑 2022年第8期52卷 140-146页

作者：闫晓宇赵卓王瑾国家开放大学理工教学部北京100039 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 北京工业大学城市建设学部北京100124

对几何相似比1/10的3跨大跨度高墩RC刚构桥模型进行考虑桩-土相互作用的缩尺模型振动台台阵试验,基于此建立模型桥的有限元模型,选取10条典型的近断层地震动开展全桥数值模拟分析。以彭津模型为基准,对比研究SSI效应对刚构桥关键构件地... 详细信息

对几何相似比1/10的3跨大跨度高墩RC刚构桥模型进行考虑桩-土相互作用的缩尺模型振动台台阵试验,基于此建立模型桥的有限元模型,选取10条典型的近断层地震动开展全桥数值模拟分析。以彭津模型为基准,对比研究SSI效应对刚构桥关键构件地震响应的影响。研究结果表明:SSI效应对刚构桥地震响应有显著影响,可导致桥梁关键构件的位移响应增大20%以上,应变响应增大50%以上,其影响程度大小为墩梁固结节点>桥墩>主梁。与远场地震相比,近断层地震作用下,结构内力与变形均有所增加,增幅1倍以上。同时考虑近断层效应和SSI效应,将进一步扩大不利影响。近断层效应、SSI效应对刚构桥地震响应均为不利要素,抗震设计时应精准考虑,以确保结构安全。

关键词：刚构桥土-结构相互作用振动台台阵试验地震响应近断层地震

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考虑车辆过缝的车-桥耦合振动分析方法

东南大学学报（自然科学版） 2022年第2期52卷 212-221页

作者：许维炳王博王瑾陈彦江刘钧岩侯剑岭李岩黄晓敏北京工业大学城市建设学部北京100124 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 昆明理工大学建筑工程学院昆明650031

为考虑伸缩缝参数变化对车-桥耦合动力响应的影响,通过分析车轮过缝过程,提出了车辆过缝等效力、等效位移模型.利用伸缩缝局部振动模态提取法及模态综合法,建立了考虑伸缩缝参数影响的车-桥耦合动力响应分析模型,并基于Matlab平台编制... 详细信息

为考虑伸缩缝参数变化对车-桥耦合动力响应的影响,通过分析车轮过缝过程,提出了车辆过缝等效力、等效位移模型.利用伸缩缝局部振动模态提取法及模态综合法,建立了考虑伸缩缝参数影响的车-桥耦合动力响应分析模型,并基于Matlab平台编制了车辆过缝的车-桥耦合动力响应分析程序及其数值求解方法.以某简支转连续梁桥为例,通过现场实测对考虑车辆过缝的车-桥耦合动力响应分析方法进行验证.结果表明,利用所提方法计算的伸缩缝和主梁的加速度和位移响应峰值与实测值的误差均在7%以内,说明该方法能够较为准确地考虑车辆过缝对车-桥耦合动力响应的影响.

关键词：车-桥耦合振动等效力等效位移简支转连续梁桥伸缩缝

CFRP-EMD加固灌浆套筒连接装配式桥墩振动台试验

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哈尔滨工业大学学报 2023年第9期55卷 63-71页

作者：辛光涛王瑾许维炳杜修力陈彦江王少剑杨树强北京工业大学城市建设学部北京100124 华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 中国公路工程咨询集团有限公司北京100089

为研究受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的抗震加固方法,以受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩和灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩为研究对象,设计制作了两个1/6缩尺模型,并依据二者的震害特点提出了一种采用碳纤维复合材料-... 详细信息

为研究受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩的抗震加固方法,以受力筋灌浆套筒连接装配式混凝土桥墩和灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩为研究对象,设计制作了两个1/6缩尺模型,并依据二者的震害特点提出了一种采用碳纤维复合材料-外置金属耗能装置(简称CFRP-EMD)的组合加固方法。选取近断层地震波作为输入,开展了单、双向激励下模型桥墩的振动台试验,从试验现象、基本动力特性、地震响应规律等方面分析了CFRP-EMD对两类装配式混凝土桥墩的加固效果。结果表明:地震作用下两类试件的主要震损包括墩身开裂、墩底接缝开合、接缝混凝土剥落压碎等;附加预应力筋连接可提高构件刚度和自复位能力,降低墩身和接缝的损伤速率和损伤程度;采用CFRP-EMD组合加固能够显著提高震损装配式构件的刚度、抗震变形能力和耗能能力;CFRP-EMD加固后灌浆套筒-预应力筋连接装配式混凝土桥墩的塑性变形更加合理。提出的组合加固设计方法和实施原则可用于装配式混凝土桥墩抗震加固中。

关键词：装配式桥墩 CFRP 抗震加固振动台试验近断层地震动

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预制拼装桥墩体系及其抗震性能研究进展

中国公路学报 2022年第12期35卷 56-76页

作者：陈彦江丁梦佳许维炳王瑾方荣杜修力韩强北京工业大学城市建设学部北京100124

预制拼装桥墩体系(Pre-fabricated Concrete PierSystem,PCP)抗震性能是影响其推广、应用的关键。为加快PCP在中、高烈度等复杂恶劣工程环境中的设计、施工与建造,首先综述了PCP节点连接的接缝形式、连接构造类型及典型工程示例,指出了... 详细信息

预制拼装桥墩体系(Pre-fabricated Concrete PierSystem,PCP)抗震性能是影响其推广、应用的关键。为加快PCP在中、高烈度等复杂恶劣工程环境中的设计、施工与建造,首先综述了PCP节点连接的接缝形式、连接构造类型及典型工程示例,指出了PCP常用3种接缝形式和6种连接构造力学性能的研究现状及其优缺点;其次,系统地梳理了PCP抗震性能的研究进展,分析了不同连接条件下PCP的抗震性能,明晰了现有PCP抗震性能研究的不足及未来研究方向;最后,详细地论述了PCP抗震性能提升方法的研究前沿,探究了耗能延性构造的设置、高性能材料的应用、新型装配式节点构造设计以及新型混合预制桥墩体系的提出等PCP抗震性能提升方法的优缺点和发展方向。结果表明:通过对装配式节点的合理设计以及薄弱区域的预处理,预制拼装桥墩体系的抗震性能能够达到“等同现浇”的设计原则。然而PCP在复杂恶劣工程环境中的推广应用仍面临以下关键问题:PCP既有节点连接方式、体系和改进措施的抗震性能研究成果亟需归纳;新型节点连接方式、新体系和新型改进措施亟待提出,相关抗震性能有待验证;既有和新型PCP抗震性能的理论分析及抗震设计方法尚需完善;适用于复杂恶劣环境的预制拼装桥墩设计、施工标准亟需制定。

关键词：桥梁工程预制拼装桥墩综述抗震性能改进措施

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隧道开挖台车中心抗冲击参数优化与性能验证

振动．测试与诊断 2022年第4期42卷 718-725,826页

作者：丁颖楠许维炳沈铂坦陈彦江李世安北京工业大学建筑工程学院北京100124 交通运输部公路科学研究院北京100088

以某型隧道开挖台车为例,考虑其顶部几何中心受冲击荷载作用,基于数值分析方法对斜撑角度等参数对其中心抗冲击性能的影响进行了研究,获得了中心冲击荷载作用下该型台车的优化参数。设计制作了具有优化参数的台车缩尺试验模型,通过试验... 详细信息

以某型隧道开挖台车为例,考虑其顶部几何中心受冲击荷载作用,基于数值分析方法对斜撑角度等参数对其中心抗冲击性能的影响进行了研究,获得了中心冲击荷载作用下该型台车的优化参数。设计制作了具有优化参数的台车缩尺试验模型,通过试验对优化模型的中心静力承载能力和中心抗冲击性能进行了验证。结果表明:中心冲击荷载作用下,门式结构斜撑角度越大,台车的抗冲击性能越强;材料屈服强度越高,台车在局部屈服后的抗冲击性能越强;边界条件对中心冲击荷载作用下台车的抗冲击性能影响不显著。优化缩尺试验模型能够满足施工静载和中心冲击荷载作用的需求。

关键词：隧道安全隧道隧道施工数值分析模型试验