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石拱桥损伤病害分析及维修加固技术研究

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山西建筑 2008年第28期34卷 304-306页

作者：刘健宇重庆交通大学

系统分析了石拱桥的常见损伤病害及其原因,对石拱桥常用的维修加固技术和下部构造常用的加固方法进行了总结,研究了不同维修加固技术的机理和主要优点,以适应不同情况的维修加固需求。

关键词：石拱桥损伤病害分析维修加固技术研究

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CRTS Ⅱ型板式无砟轨道宽窄接缝损伤行为及病害影响研究

CRTS Ⅱ型板式无砟轨道宽窄接缝损伤行为及病害影响研究

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作者：徐梧桐北京交通大学

学位级别：硕士

宽窄接缝是将CRTS Ⅱ型板式无砟轨道板连接为纵连结构的重要部件,其尺寸小,内部结构复杂,在复杂的外界荷载作用下极易产生结合面开裂、混凝土破碎等损伤病害。这不仅会失去对接缝内部结构的保护作用,而且改变了轨道结构的受力变形特征... 详细信息

宽窄接缝是将CRTS Ⅱ型板式无砟轨道板连接为纵连结构的重要部件,其尺寸小,内部结构复杂,在复杂的外界荷载作用下极易产生结合面开裂、混凝土破碎等损伤病害。这不仅会失去对接缝内部结构的保护作用,而且改变了轨道结构的受力变形特征。当宽接缝或窄接缝出现大面积破损后,夏季高温环境将导致轨道板纵向上偏心受压,加剧层间离缝及轨道板上拱。此外,CRTS Ⅱ型板式无砟轨道多铺设于我国的华北地区,全年气温变化及昼夜温差较大,骤冷骤热循环往复作用会导致宽窄接缝损伤病害具有典型的群发性和突发性,影响轨道结构的稳定性及耐久性。鉴于此,本文建立了路基段CRTS Ⅱ型板式无砟轨道非线性有限元模型,针对宽窄接缝损伤机理及病害影响展开了系统的研究。具体开展的研究内容如下:(1)开展了宽窄接缝强度折减及先后浇筑材料黏结强度室内试验模拟宽窄接缝现场浇筑施工情况设计并开展了混凝土试件室内试验,获取了宽窄接缝混凝土强度的折减系数,为后续仿真研究中的接缝材料参数取值提供试验依据;根据CRTS Ⅱ型板式无砟轨道中的新老材料结合面特征浇筑了拉伸以及剪切复合试件,开展了复合试件黏结强度室内试验,获取了先后浇筑材料黏结面的法向及切向强度、刚度及断裂能等参数,为后续双线性内聚力模型的构建提供数据支撑。(2)建立了路基段CRTS Ⅱ型板式无砟轨道非线性有限元模型基于室内试验获取的参数,分别使用混凝土塑性损伤(CDP)本构及双线性内聚力模型(CZM)本构来表征CRTSⅡ型板式无砟轨道中主体结构和结合面的力学行为;考虑了宽窄接缝截面特征以及轨道板中钢筋对结构受力的影响;最终建立了包含宽窄接缝细部模型的路基段CRTS Ⅱ型板式无砟轨道非线性有限元模型,并验证了本构模型及整体模型的可靠性。(3)研究了纵连施工以及服役荷载对宽窄接缝塑性损伤的影响利用CRTSⅡ型板式无砟轨道非线性有限元模型对宽窄接缝的受力变形情况展开了分析。通过“model change”生死单元模拟轨道板纵连张拉与宽窄接缝浇筑施工;对轨道结构分别施加列车荷载、整体温度荷载以及温度梯度荷载来研究不同荷载作用下宽窄接缝的受力变形行为与塑性损伤情况;考虑了下部基础变形对宽窄接缝结构损伤以及界面开裂的影响,对沉降作用位置、沉降波长以及沉降幅值对宽窄接缝损伤病害的影响开展了分析;研究了由于前期施工缺陷造成的宽窄接缝尺寸超标与材料强度不足对结构塑性损伤的影响。(4)研究了宽窄接缝病害对轨道服役状态的影响根据宽窄接缝损伤的研究结果,借助带接缝截面开裂以及结构缺损的有限元模型研究了接缝病害对轨道服役状态的影响;建立了路基段的高速列车-CRTSⅡ型板式无砟轨道耦合动力学模型,研究了接缝病害及夏季高温下由其引起的钢轨短波不平顺对车辆和轨道结构动力响应的影响。

关键词： CRTS Ⅱ型板式无砟轨道宽窄接缝混凝土塑性损伤模型内聚力模型损伤病害

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高铁轨道板板下病害超声探测动力学特征及应用

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工程地球物理学报 2019年第3期16卷 295-304页

作者：严武平朱德兵项诸宝张磊中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室湖南长沙410083

阐述了一种基于超声波干涉动力学特征提取高铁轨道板板下损伤病害的探测技术。首先利用水槽模拟试验获取的特定超声检测仪超声子波作为激励源信号,建立单个及组合离缝体作为轨道板板下损伤病害模型,然后采用数值模拟与物理模拟试验相结... 详细信息

阐述了一种基于超声波干涉动力学特征提取高铁轨道板板下损伤病害的探测技术。首先利用水槽模拟试验获取的特定超声检测仪超声子波作为激励源信号,建立单个及组合离缝体作为轨道板板下损伤病害模型,然后采用数值模拟与物理模拟试验相结合对该技术的有效性进行实验验证,对比分析了超声等偏移剖面的波动学与动力学特征后发现,波动学特征上直达波信号的尾波与层界面或病害体的反射信号会产生干涉,通过截取反射波至后续时段信号进行频谱分析,动力学特征能稳健准确地描述出损伤病害体的相对位置。最后在高铁CRTSⅢ型无砟轨道板足尺模型上进行了实地检验,验证了应用效果。

关键词：高铁轨道板损伤病害超声检测动力学特征

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温度荷载作用下高铁无砟轨道界面性能演变规律研究

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铁道标准设计 2023年第4期67卷 47-53页

作者：何越磊黄自鹏路宏遥赵彦旭上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620 中铁二十一局集团有限公司兰州730070

植筋锚固修复是当前高速铁路工务部门针对CRTSⅡ型板式无砟轨道高温上拱病害采用的最常用整治方案。为研究温度循环荷载作用下植筋锚固修复对轨道结构层间界面服役性能的影响,制作复合试件并进行温度循环试验和界面剪切试验。试验发现,... 详细信息

植筋锚固修复是当前高速铁路工务部门针对CRTSⅡ型板式无砟轨道高温上拱病害采用的最常用整治方案。为研究温度循环荷载作用下植筋锚固修复对轨道结构层间界面服役性能的影响,制作复合试件并进行温度循环试验和界面剪切试验。试验发现,轨道结构植筋修复能够提高轨道板与CA砂浆层界面抗剪性能,增强界面服役稳定性。在试验的基础上建立CRTSⅡ型板式无砟轨道植筋修复后界面-结构空间精细化损伤模型,研究界面在温度循环荷载作用下损伤演变规律。研究结果表明:相较于未植筋结构,植筋修复后无砟轨道层间脱黏面积和脱黏速率均得到有效抑制;考虑到植筋锚固后易诱发植筋孔周围界面应力集中和刚度退化等开裂风险,建议工务部门严格控制植筋数量,加强轨道板植筋孔处巡检工作。

关键词：高速铁路无砟轨道植筋锚固循环温度界面性能损伤病害

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大跨连续刚构桥结构监测参数分析与评估方法研究

大跨连续刚构桥结构监测参数分析与评估方法研究

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作者：顾云杰重庆交通大学

学位级别：硕士

随着桥梁跨径增大和运营时间增加,混凝土连续刚构桥的恒载作用对结构的影响越发显著,跨中长期下挠和梁体开裂等病害也愈加严重。因此,本文利用大跨径混凝土连续刚构桥的恒载效应占总荷载效应较大比例以及其对损伤病害下的结构响应相对... 详细信息

随着桥梁跨径增大和运营时间增加,混凝土连续刚构桥的恒载作用对结构的影响越发显著,跨中长期下挠和梁体开裂等病害也愈加严重。因此,本文利用大跨径混凝土连续刚构桥的恒载效应占总荷载效应较大比例以及其对损伤病害下的结构响应相对敏感的特点,提出考虑恒载长期效应进行大跨径混凝土连续刚构桥结构状态评估的理论,即分别从不同跨径混凝土梁桥恒活载比例关系及各类荷载的响应规律、常见损伤及病害对结构监测参数的影响、不同作用效应信息分离算法和基于证据理论的结构状态评估四个方面进行系统研究,建立一套考虑恒载长期效应的大跨径连续刚构桥监测评估方法。本文的主要研究内容及结论为:(1)总结了国内外连续刚构桥、健康监测系统、结构状态评估方法以及监测信号分离方法的发展现状;分析了常见中小跨径混凝土梁桥和大跨径混凝土梁桥的恒活载比例关系、荷载响应规律以及监测评估方法和监测系统选择差异性,总结归纳出更适合于中小跨径混凝土梁桥和大跨径混凝土梁桥的健康监测评估方法。(2)阐述了大跨径混凝土连续刚构桥的常见损伤及病害类型和常用健康监测参数;研究了预应力损失和主梁刚度折减等因素对结构响应的影响规律。发现前期预应力损失对结构响应的影响基本成线性,结构响应的增幅大于预应力损失的增幅;预应力损失对结构响应的影响大于主梁刚度折减。随着桥梁跨径的增大和结构损伤程度的增加,预应力效应和恒载效应的不匹配性会逐渐增大,进一步加剧大跨度连续刚构桥正常使用期间的病害情况。(3)根据不同作用效应的时间尺度差异性进行监测数据中不同频率信息成分的逐一分离。针对监测数据中的干扰信息,以预处理方法消除;针对监测数据中的高频信号即活载效应信息,以小波阈值方法对其分离;针对监测数据中频率相近的低频信息即温度荷载效应信息和恒载长期效应信息,利用CEEMDAN-JADE算法实现分离;通过仿真信号验证该方法在实现不同作用信息成分分离的可行性。(4)基于规范、统计学理论及有限元算法建立了三种作用效应信息的分级预警体系;基于传统D-S证据理论存在的问题改进证据理论,引入欧氏距离算法确定基本概率赋值函数,以熵权法计算评价指标和评价对象的权重系数,将证据关联系数方法用于冲突证据的融合计算,形成了基于D-S证据理论的大跨径连续刚构桥监测评估方法。应用本文建立的评估方法对江津长江大桥结构状态进行评估,验证了该评估方法的可行性和进步性。

关键词：连续刚构桥梁恒活载效应比损伤病害信号分离评估方法

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