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极端制动车载下悬索桥伸缩缝服役状态评估

振动与冲击 2022年第15期41卷 186-195,251页

作者：李光玲韩万水张路张煜敏西安石油大学机械工程学院西安710065 长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室西安710064 重庆大学土木工程学院重庆400044

为评估运营阶段极端制动车载作用下悬索桥伸缩缝的服役状态,基于已有车-桥耦合振动分析系统,引入车辆制动力和俯仰力矩建立可考虑车辆制动过程的分析系统,并进行荷载试验验证;联合监测交通流数据与变参数速度-密度关系模型,推导了与监... 详细信息

为评估运营阶段极端制动车载作用下悬索桥伸缩缝的服役状态,基于已有车-桥耦合振动分析系统,引入车辆制动力和俯仰力矩建立可考虑车辆制动过程的分析系统,并进行荷载试验验证;联合监测交通流数据与变参数速度-密度关系模型,推导了与监测车道数据匹配的速度-密度模型,确定不同车流密度状态下的车流交通量及车速取值;采用融合交通流及车辆特性并考虑变量相关的车流模拟方法,考虑驾驶员反应时间及拥堵流模型实现了极端制动车流的高真实度仿真;以伸缩缝工作极限状态为准则明确了对应的工作域及失效域状态;以一悬索桥为算例,评估了不制动、单车道制动及双车道制动车载下悬索桥伸缩缝服役状态。分析结果表明:验证后的分析系统可为极端车流制动车载下伸缩缝服役状态的评估提供数值分析平台;不同环境温度取值下悬索桥伸缩缝的正常工作域存在差异性;相对不制动及单车道制动工况,双车道发生制动且对向车道正常运营时,纵向位移响应极值的均值最大,为416.25 mm,未超过设计范围-640-700 mm;单车道及双车道制动工况下伸缩缝绕竖向轴角度极值的均值分别为0.075 rad,0.082 rad,均超过设计范围0.0557 rad,极易造成伸缩缝发生一端拉裂或一端挤死现象;建议设计过程中考虑极端制动工况以确保梁端伸缩缝变形量的工作储备,且当发生车道制动状况时,应立即控制对向车道的车辆驶入桥梁范围直至交通事故状态解除。

关键词：桥梁工程悬索桥伸缩缝纵向位移绕竖向轴转角服役状态评估

基于光纤光栅应变监测数据的桥梁服役状态评估方法研究

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基于光纤光栅应变监测数据的桥梁服役状态评估方法研究

作者：刘坦浙江大学

学位级别：硕士

桥梁健康监测系统可提供真实和可信的桥梁结构运营状况信息,并实现各种荷载作用下的结构响应监测。健康监测系统获取的长期应变监测数据能直接反映桥梁结构在各种荷载作用下的局部受力状态,通过追踪桥梁结构的应变变化可以对桥梁结构服... 详细信息

桥梁健康监测系统可提供真实和可信的桥梁结构运营状况信息,并实现各种荷载作用下的结构响应监测。健康监测系统获取的长期应变监测数据能直接反映桥梁结构在各种荷载作用下的局部受力状态,通过追踪桥梁结构的应变变化可以对桥梁结构服役状态进行有效评估。本文结合小波多分辨率分析、卡尔曼滤波、核主成分分析和支持向量机回归等方法,提出了基于应变监测数据的桥梁结构服役状态评估方法,并应用于九堡大桥监测数据的多组分分析、桥梁结构损伤识别、桥梁结构性能评估和安全预警。本文的主要研究工作包括:(1)讨论基于应变监测数据进行桥梁结构服役状态评估的目的及意义,综述应变监测数据处理方法及基于应变监测数据的损伤识别、性能评估和安全预警分析方法,给出本文的研究思路。(2)提出基于小波多分辨率分析的应变监测数据多组分数据分离方法,通过现场监测数据研究验证了该方法的可行性,运用相关性分析探讨此种方法的精度及有效性。(3)提出基于卡尔曼滤波与中性轴位置的损伤识别方法,通过数值模拟验证了中性轴位置损伤指标的敏感性,并基于小波多分辨率分解出的高频组分确定九堡大桥中性轴位置,引入卡尔曼滤波方法对九堡大桥中性轴位置进行滤波处理,用于桥梁结构损伤识别。(4)提出基于荷载抗力因子进行桥梁结构性能评估的方法,基于现场监测数据,对比分析了交通荷载以及不同天气状况的荷载抗力因子变化情况,通过同一截面和不同截面的对比分析研究确定了九堡大桥钢箱梁危险位置。(5)提出基于核主成分分析和支持向量机回归算法进行桥梁结构安全预警的方法,结合两种算法建立的异常数据提取模型,基于桥梁应变监测数据验证所提方法的有效性。

关键词：桥梁结构服役状态评估结构损伤识别小波多分辨率分析荷载抗力因子安全预警

基于监测数据的装配式T梁桥服役状态可靠度的评估方法

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公路 2024年第4期69卷 110-118页

作者：姚军张通李晓贺敏陕西省交通规划设计研究院有限公司西安市710065 西安科技大学建筑与土木工程学院西安市710064

为准确把握装配式T梁桥的服役状态,提出基于监测数据的装配式T梁桥服役状态评估方法。首先,采用应变数据并基于平截面假定反算主梁开裂高度,基于纤维模型建立主梁开裂高度和主梁抗力之间的对应关系;然后,基于动态称重系统监测数据,采用R... 详细信息

为准确把握装配式T梁桥的服役状态,提出基于监测数据的装配式T梁桥服役状态评估方法。首先,采用应变数据并基于平截面假定反算主梁开裂高度,基于纤维模型建立主梁开裂高度和主梁抗力之间的对应关系;然后,基于动态称重系统监测数据,采用Rice公式极值外推法,建立主梁车辆荷载效应概率分布模型;最后,基于可靠度理论,建立主梁抗力和效应之间的功能方程,计算主梁可靠指标,评估主梁服役性能。结果表明,基于主梁应变数据可以计算得到主梁开裂高度,这样避免了传统主梁状态评估中需要人工检测裂缝的缺点,提高了结构评估的时效性;纤维模型可以准确反映截面裂缝开展全过程,基于纤维模型可以建立主梁开裂高度和主梁抗力之间的对应关系;背景桥梁在当前开裂高度和荷载水平下,主梁可靠指标满足要求,说明服役状态良好。

关键词：桥梁工程装配式T梁桥服役状态评估可靠度应变开裂高度

基于模态参数的严寒地区高铁桥梁下部结构服役性能演变规律及状态评估方法研究

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基于模态参数的严寒地区高铁桥梁下部结构服役性能演变规律及状态...

作者：强伟亮北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路的快速发展,严寒地区高铁桥梁工程也在不断规划与建设中,故该地区冻融作用对下部结构服役状态的影响已成为学术与工程界所关注热点。模态参数是下部结构服役性能的重要指标,可作为其状态评估的依据。冻融作用下,桥梁下... 详细信息

随着我国高速铁路的快速发展,严寒地区高铁桥梁工程也在不断规划与建设中,故该地区冻融作用对下部结构服役状态的影响已成为学术与工程界所关注热点。模态参数是下部结构服役性能的重要指标,可作为其状态评估的依据。冻融作用下,桥梁下部结构的自身刚度和约束条件发生改变,从而表现出模态参数的周期性演变。而既有的桥梁下部结构服役状态评估的研究成果中,鲜有考虑冻融作用这一因素的影响,对于严寒地区易导致评估结果的误判。本文以哈大高铁多跨简支梁桥为工程背景,通过理论分析、数值计算、现场试验等手段,主要做了以下研究工作:1.研究了针对高铁多跨简支梁桥的模态识别方法。通过对比分析冲击振动试验法和随机子空间法的原理及其在模态识别中各自的优势,提出了基于二者的高铁多跨简支梁桥模态识别流程,并对该流程进行了数值验证和现场试验研究。同时,分析了余振法、脉动法等传统测试手段在高铁桥梁模态识别中的困难点。2.分析了严寒地区高铁桥梁下部结构自振频率的演变规律。研究了高铁桥梁下部结构自振频率在冻融作用下演变的机理,并在冻融作用的数值模拟中得到了验证。对大量的实测样本数据进行了分析总结,探究了桥墩自振频率的分布规律及其冻融作用下的演变情况。3.提出了严寒地区高铁多跨简支梁桥下部结构服役状态评估方法。首先,基于大量的自振频率样本数据,利用回归分析法建立了桥墩自振频率的标准值公式,并考虑了冻融因素的影响。其次,选择桥墩服役状态指数SSI作为评估指标,依据相关规范和数值分析结果确定了该指标的安全限值。最后,根据该指标的限值提出了针对高铁多跨简支梁桥墩的评估准则,并总结了评估程序。

关键词：高速铁路多跨简支梁桥冻融作用模态识别自振频率服役状态评估

京福高铁小半径曲线轨道底座板承载力服役状态可靠度评估

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铁道学报 2021年第8期43卷 126-131页

作者：吴克非王森荣尹银艳蒋函珂中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063

目前对轨道结构的状态评估大多是通过确定性参数进行,而考虑实际上无砟轨道结构的建造及运营过程均面临诸多不确定性,采用可靠度方法评估更为科学。以京福高铁金寨路特大桥小半径曲线段无砟轨道为例,将轨道监测系统与结构可靠度评估结合... 详细信息

目前对轨道结构的状态评估大多是通过确定性参数进行,而考虑实际上无砟轨道结构的建造及运营过程均面临诸多不确定性,采用可靠度方法评估更为科学。以京福高铁金寨路特大桥小半径曲线段无砟轨道为例,将轨道监测系统与结构可靠度评估结合,对底座板承载力服役状态进行可靠度评估。主要结论有:通过引入基于三阶矩多项式正态变换方法,实现了含未知分布随机变量的无砟轨道结构可靠度分析,该方法在实际工程服役状态可靠度评估应用时有效实用;底座板各测点处承载能力可靠度从2016年到2019年均呈现小幅度减小,2015年6月线路开通运营4年以来,该监测工点底座板承载力服役状态良好;基于监测数据的无砟轨道底座板承载力服役状态可靠度评估方法,实现了在概率意义上精确定量化的无砟轨道服役状态评估,研究成果为建立高铁无砟轨道结构服役性能状态评估体系、制定养护维修策略奠定基础。

关键词：高速铁路无砟轨道可靠度分析服役状态评估三阶矩标准化概率分布

新建路堤式桩板墙与既有悬臂式挡土墙的协同工作机理

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新建路堤式桩板墙与既有悬臂式挡土墙的协同工作机理

作者：李伟兰州交通大学

学位级别：硕士

随着我国铁路建设的蓬勃发展,铁路既有线改建及邻近既有线新建项目日益增多,由于运输量以及运输路线的增加和城市建设对既有线路况的限制,既有支挡结构物不能满足帮宽路基收坡的要求,且无法承担新帮宽路基荷载时,需针对帮宽路基设置新... 详细信息

随着我国铁路建设的蓬勃发展,铁路既有线改建及邻近既有线新建项目日益增多,由于运输量以及运输路线的增加和城市建设对既有线路况的限制,既有支挡结构物不能满足帮宽路基收坡的要求,且无法承担新帮宽路基荷载时,需针对帮宽路基设置新的支挡结构,此时帮宽路基产生的土压力由新建支挡结构和既有支挡结构共同承担。本文以中卫至兰州铁路线引入兰州枢纽的某段既有悬臂式挡土墙边坡上新建桩板墙工程为依托,通过现场测试,理论分析和数值模拟的方法,围绕新建桩板墙和既有悬臂式挡土墙的协同工作接力开展研究,主要包括以下内容:(1)通过查阅资料和阅读相关文献规范,了解国内外组合支挡结构工程和桩板墙工程相关的研究现状,对桩板墙的设计方法,工作机理及形式进行归纳,得到一些相关的土压力计算方法以及桩板墙设计的要求和内力计算方法。(2)通过在桩背侧及桩身埋设土压力传感器、钢筋计和测斜管并跟踪采集数据,分析组合支挡结构在路基帮宽填土荷载作用下桩身弯矩、位移以及土压力的变化规律。(3)使用Midas GTS NX有限元软件进行三维仿真数值模拟分析,得到新建桩和既有墙的位移变化和土压力的分布规律,新建桩桩身的剪力以及弯矩的相关数据,利用相关数据绘制图形来展示出其相应的分布规律和变化趋势。再通过改变桩长、桩间距以及桩截面尺寸的方法对比分析其桩身位移变形、内力变化规律和既有挡墙的土压力、位移变化。(4)分析既有路堤和组合支挡结构条件下悬臂式挡土墙土压力的分布特性,对其服役状态进行检算,评估既有挡墙服役状态,分析新建桩与既有墙的荷载占比得出新旧挡墙荷载分担比。

关键词：桩板墙组合支挡结构数值模拟服役状态评估协同作用

新增荷载作用下既有悬臂式挡土墙服役性能研究

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新增荷载作用下既有悬臂式挡土墙服役性能研究

作者：雷子恒兰州交通大学

学位级别：硕士

随着我国铁路建设的不断推进,既有线的改造扩建和临近既有线进行新线建设的项目逐渐增多,为了节约建设成本,在新建或改扩建过程中会保留部分既有线支挡结构。因此,既有支档结构在新增荷载作用下的服役性能评估将会成为此类工程建设中一... 详细信息

随着我国铁路建设的不断推进,既有线的改造扩建和临近既有线进行新线建设的项目逐渐增多,为了节约建设成本,在新建或改扩建过程中会保留部分既有线支挡结构。因此,既有支档结构在新增荷载作用下的服役性能评估将会成为此类工程建设中一个必须要解决的问题。本文以新建中兰客专引入兰州枢纽配套工程新建三四线路基帮宽项目为背景,根据现场实际工况,开展室内模型试验,研究了新增荷载作用下既有悬臂式挡土墙受力变形规律,并利用Midas GTS NX软件建立了室内试验和现场实际工况的有限元模型,分析了新增荷载过程中既有悬臂式挡土墙的受力变形特征,结合悬臂式挡土墙设计理论对既有挡土墙服役性能进行了评估。最后对墙身尺寸、荷载作用位置以及填料参数对悬臂式挡土墙受力变形特征、服役性能和最终失效方式的影响进行了分析。本文主要工作与成果如下:(1)通过查阅相关文献及参考规范,了解国内外关于支挡结构工程的研究现状,对悬臂式挡土墙的作用机理、土压力计算方法、设计方法和安全服役性能评估方法进行归纳总结。(2)根据实际工程,按照相似理论取几何相似比为1:10开展室内模型试验,首先对黄土填料相关物理力学参数进行测定,之后在墙体适当位置布设电阻应变片、土压力盒、位移百分表等采集元件,通过分级加载对新增荷载作用下悬臂式挡土墙的受力变形特征进行了分析;并利用Midas GTS NX数值模拟软件建立了与室内模型比例为1:1的有限元计算模型,将试验结果与数值计算结果进行对比,验证了数值模拟的可行性。(3)利用Midas GTS NX数值模拟软件将实际工程简化后建立计算模型,对实际帮宽项目工况中既有悬臂式挡土墙的受力及变形特征进行计算分析,对路基帮宽回填和新建三四线完工运行时既有悬臂式挡土墙的各项服役性能评价指标进行验算,并且对既有悬臂式挡土墙的荷载安全储备量进行计算研究。(4)利用Midas GTS NX数值模拟软件研究改变墙身尺寸、荷载作用位置、墙后填料参数等条件对既有挡墙受力变形特征、服役性能和最终失效方式的影响。通过对比分析,提出将抗滑移安全系数作为新增荷载作用下悬臂式挡土墙服役性能的评价指标,并且利用挡墙失效条件下的最终荷载和实际工况条件下的荷载来计算荷载安全储备量,进而对既有挡墙服役状态进行评估的方法是可行的。

关键词：悬臂式挡土墙模型试验数值模拟受力特性服役状态评估

铁路工务基础设施原位检测监测技术现状与展望

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中国铁路 2021年第10期 52-62页

作者：韩自力蔡德钩姚京川中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

铁路工务基础设施是保障铁路安全运营的重要因素,随着我国铁路行业的高速发展,铁路基础设施运维被赋予了更高要求。对现有铁路工务基础设施原位检测监测技术与系统进行分析,介绍相关的典型检测监测技术与评估系统,包括路基、桥梁、隧道... 详细信息

铁路工务基础设施是保障铁路安全运营的重要因素,随着我国铁路行业的高速发展,铁路基础设施运维被赋予了更高要求。对现有铁路工务基础设施原位检测监测技术与系统进行分析,介绍相关的典型检测监测技术与评估系统,包括路基、桥梁、隧道、轨道和站房等专业,以及基于遥感和卫星定位技术的检测监测技术,并对铁路工务基础设施检测监测技术进行展望。研究表明:以信息技术为支撑的智能养护维修和多属性多角度的综合探测技术是铁路工务基础设施原位检测监测技术未来的发展方向。

关键词：铁路工务基础设施检测监测服役状态评估卫星定位卫星遥感