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混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

中国公路学报 2013年第3期26卷 101-109页

作者：彭建新邵旭东张建仁长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室湖南长沙410004 湖南大学桥梁工程研究所湖南长沙410082

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法。建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期... 详细信息

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法。建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程。研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本。

关键词：桥梁工程混凝土桥梁全寿命设计方法维护成本目标函数

混凝土桥梁受盐碱地中氯离子侵蚀的耐久性研究

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桥梁建设 2022年第6期52卷 73-78页

作者：蔺鹏臻王雲一兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省建筑设计研究院有限公司甘肃兰州730030

为研究西北干旱农业灌区盐碱地环境对混凝土桥梁耐久性的影响,以定武高速公路排碱沟中桥为背景,现场调研盐碱地土壤和水中的离子含量、桥梁不同部位氯离子分布,研究混凝土试块受盐碱水侵蚀的多维劣化规律,采用数值模拟法分析背景桥梁混... 详细信息

为研究西北干旱农业灌区盐碱地环境对混凝土桥梁耐久性的影响,以定武高速公路排碱沟中桥为背景,现场调研盐碱地土壤和水中的离子含量、桥梁不同部位氯离子分布,研究混凝土试块受盐碱水侵蚀的多维劣化规律,采用数值模拟法分析背景桥梁混凝土受氯离子侵蚀的规律和耐久性寿命。结果表明:灌区盐碱地中含量最高的阴离子为氯离子,氯离子在地面附近的土壤及桥梁结构表面含量最高。受盐碱水侵蚀后混凝土内部氯离子浓度随侵蚀维度增加而增大,同一深度处受一维、二维和三维侵蚀的氯离子浓度比例约为1∶1.13∶1.28,多一个侵蚀维度氯离子浓度提高约13%。经计算,排碱沟中桥受氯离子侵蚀后,桥墩、承台和桩基的耐久性寿命分别为58年、72年和92年,在盐碱地环境下需进一步通过增大保护层厚度提高桥梁的耐久性寿命。

关键词：混凝土桥梁盐碱地氯离子多维侵蚀耐久性数值模拟法

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混凝土桥梁收缩徐变计算的有限元方法与应用

中国公路学报 2004年第2期17卷 55-58页

作者：颜东煌田仲初李学文涂光亚长沙理工大学桥梁与结构工程学院湖南长沙410076

将桥梁规范附录四中给出的混凝土徐变系数表达式用指数函数进行拟合,从而得到了徐变计算的递推公式。利用混凝土收缩应变规律推导出由收缩应变增量产生的单元等效结点力增量,并以此为基础,绘出了用初应变法进行节段施工混凝土桥梁的收... 详细信息

将桥梁规范附录四中给出的混凝土徐变系数表达式用指数函数进行拟合,从而得到了徐变计算的递推公式。利用混凝土收缩应变规律推导出由收缩应变增量产生的单元等效结点力增量,并以此为基础,绘出了用初应变法进行节段施工混凝土桥梁的收缩徐变计算的有限元列式,编制了有限元程序。最后,以三跨等截面混凝土连续梁和长沙湘江北大桥主跨210m的混凝土斜拉桥为例进行了收缩徐变分析,且利用12年实桥现场观测结果验证了其理论分析结果。

关键词：桥梁工程收缩徐变初应变法混凝土桥梁

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混凝土桥梁低频结构噪声数值模拟与现场实测

铁道学报 2013年第3期35卷 89-94页

作者：李奇吴定俊同济大学桥梁工程系上海200092

提出一种列车激振下混凝土桥梁低频结构噪声数值预测方法,以获取结构噪声时间、频率及空间特性。采用有限元法和模态叠加法求解列车-轨道-桥梁动力相互作用系统瞬态响应,重点关注桥梁高频局部振动。采用边界元法求解桥梁模态声传递向量... 详细信息

提出一种列车激振下混凝土桥梁低频结构噪声数值预测方法,以获取结构噪声时间、频率及空间特性。采用有限元法和模态叠加法求解列车-轨道-桥梁动力相互作用系统瞬态响应,重点关注桥梁高频局部振动。采用边界元法求解桥梁模态声传递向量,将其与桥梁模态坐标频谱相乘得到空间各场点声压频谱,再对声压频谱进行快速傅里叶逆变换获得相应声压时程。以上海轨道交通预应力混凝土U形梁为例,进行振动与噪声现场实测,将桥梁不同部位局部振动加速度和不同场点声压测试数据与数值模拟结果进行比较。结果表明:模拟和测试结果在时程曲线及频谱曲线上均吻合较好。

关键词：混凝土桥梁结构噪声列车-轨道-桥梁动力相互作用现场实测

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混凝土桥梁的耐久性维护方法

铁道学报 2001年第1期23卷 98-102页

作者：屈文俊张誉同济大学土木工程学院上海200092

混凝土桥梁的梁体截面角区及立柱截面角区的耐久能力相对较弱 ,是耐久性维护的关键部位。本文推荐在截面角区外部覆涂隔阻材料进行混凝土桥梁耐久性维护。通过对常见的三种截面角区形式 (直角 ,圆角 ,斜角 )覆涂酚醛调和漆的碳化计算分... 详细信息

混凝土桥梁的梁体截面角区及立柱截面角区的耐久能力相对较弱 ,是耐久性维护的关键部位。本文推荐在截面角区外部覆涂隔阻材料进行混凝土桥梁耐久性维护。通过对常见的三种截面角区形式 (直角 ,圆角 ,斜角 )覆涂酚醛调和漆的碳化计算分析 ,表明该方法可较大程度地延长结构耐久寿命。

关键词：混凝土桥梁耐久性维护隔阻材料覆涂截面角区

混凝土桥梁氯离子侵蚀过程仿真的细胞自动机模型

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应用基础与工程科学学报 2013年第1期21卷 127-136页

作者：朱劲松石晓猛何立坤天津大学建筑工程学院天津300072 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

为准确高效地模拟钢筋混凝土桥梁在运营期间氯离子的侵蚀过程,并获得梁截面内任意时刻任意位置的氯离子浓度,提出基于细胞自动机理论的混凝土桥梁氯离子侵蚀过程模拟方法.首先,根据细胞自动机原理对氯离子侵蚀过程进行分析,利用简单的... 详细信息

为准确高效地模拟钢筋混凝土桥梁在运营期间氯离子的侵蚀过程,并获得梁截面内任意时刻任意位置的氯离子浓度,提出基于细胞自动机理论的混凝土桥梁氯离子侵蚀过程模拟方法.首先,根据细胞自动机原理对氯离子侵蚀过程进行分析,利用简单的局部进化行为模拟复杂的扩散过程.然后,综合考虑时空变异性、水灰比、应力状态等因素对氯离子侵蚀过程的影响,建立多因素耦合作用下的混凝土桥梁的氯离子侵蚀模型.最后,以某T梁为例,分析桥梁服役期间氯离子扩散规律及混凝土水灰比和应力状态对氯离子扩散过程的影响.结果表明,钢筋表面的氯离子浓度值在侵蚀20年时开始趋于稳定,角部区域钢筋更易锈蚀;混凝土水灰比越大,钢筋表面的氯离子浓度增长越快;梁截面拉应力越大,钢筋表面的氯离子浓度增长越快,而压应力越大,钢筋表面的氯离子浓度增长越缓慢.

关键词：混凝土桥梁氯离子侵蚀细胞自动机仿真

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混凝土桥梁结构温度自应力计算方法探讨

西南交通大学学报 2006年第4期41卷 452-455页

作者：彭友松强士中西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为了更准确地计算混凝土桥梁结构的温度应力,提出了一种基于弹性理论求解温度自应力的新方法.该方法按平面应变问题求解横向温度应力,在此基础上用解析公式计算纵向温度应力.为了验证了该方法的正确性,给出了一个算例.算例表明,该方法... 详细信息

为了更准确地计算混凝土桥梁结构的温度应力,提出了一种基于弹性理论求解温度自应力的新方法.该方法按平面应变问题求解横向温度应力,在此基础上用解析公式计算纵向温度应力.为了验证了该方法的正确性,给出了一个算例.算例表明,该方法与三维有限元法的计算结果基本相同,而基于结构力学的传统方法,计算误差最大可达30%以上.

关键词：混凝土桥梁温度应力弹性理论

混凝土桥梁裂缝扩展过程声发射信号的分形与小波包综合分析

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长安大学学报（自然科学版） 2021年第2期41卷 34-45页

作者：袁明程晓东黄练颜东煌刘昀长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 湖南交通职业技术学院路桥工程学院湖南长沙410132

为量化混凝土桥梁裂缝从微观萌生到宏观扩展过程中声发射(AE)信号变化规律,开展了混凝土斜拉桥模型声发射试验研究。综合采用波形分形计算方法、快速傅里叶谱变换(FFT)、小波包分解方法,分析了试验中AE信号的分形盒维度、主频演变规律... 详细信息

为量化混凝土桥梁裂缝从微观萌生到宏观扩展过程中声发射(AE)信号变化规律,开展了混凝土斜拉桥模型声发射试验研究。综合采用波形分形计算方法、快速傅里叶谱变换(FFT)、小波包分解方法,分析了试验中AE信号的分形盒维度、主频演变规律、频带能量分布特征和分形盒维度演变规律,进而研究混凝土桥梁裂缝扩展过程中AE信号分形和频谱演化特征。研究结果表明:混凝土桥梁裂缝扩展过程中由宏观裂纹产生的AE信号分形盒维度比微观裂纹产生的AE信号分形盒维度大,且前者分布范围更广,波形相对更为复杂;混凝土桥梁裂缝扩展过程中微裂纹萌生阶段产生的AE信号以中低频信号为主,而宏观裂纹阶段产生的AE信号以中高频为主;本次混凝土斜拉桥模型静力加载过程中所有AE信号能量集中分布在0~234.375 kHz频段,其中混凝土微裂纹萌生和发展阶段AE信号能量主要分布在0~125 kHz中低频段,随着加载过程的进行,AE信号能量分布区间逐步向中高频段演变;试验中采集到的AE信号采用小波包变化分解,重构信号的分形盒维度在0~265.625 kHz频带区间具有随着频率增大而波动上升的现象,上升趋势呈三阶多项式变化,并且在混凝土宏观裂纹阶段的三阶拟合误差更小,规律性更好。说明可以用信号分形盒维度的大小反映信号频率的高低。

关键词：桥梁工程混凝土桥梁裂缝扩展声发射信号波形分形频谱特征小波包分解

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既有混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估

中国公路学报 2012年第6期25卷 101-107页

作者：王春生周江吴全有王玉娇董小红长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 杭州湾跨海大桥管理局浙江宁波315032

基于混凝土桥梁疲劳失效机理,提出了基于S-N曲线和断裂力学的混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估方法。采用现场监测数据,对七狼窝黄河大桥T型梁受拉主筋的疲劳寿命进行了估算。结果表明:采用Miner疲劳损伤线性累积准则能够较好预测混凝... 详细信息

基于混凝土桥梁疲劳失效机理,提出了基于S-N曲线和断裂力学的混凝土桥梁疲劳寿命与使用安全评估方法。采用现场监测数据,对七狼窝黄河大桥T型梁受拉主筋的疲劳寿命进行了估算。结果表明:采用Miner疲劳损伤线性累积准则能够较好预测混凝土梁的疲劳使用寿命,考虑腐蚀影响时钢筋腐蚀疲劳寿命降低显著,仅为93年;按断裂力学模型估算的七狼窝黄河大桥T型梁受拉主筋的疲劳寿命约为280年,但计算结果未考虑腐蚀对疲劳寿命的影响,在进一步研究中应计入腐蚀对钢筋断裂力学参数的影响;混凝土桥梁疲劳寿命评估结果为既有桥梁科学维护决策提供了技术支撑。

关键词：桥梁工程混凝土桥梁安全评估疲劳损伤断裂力学疲劳寿命