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钢混组合梁栓钉锈胀下混凝土板开裂行为数值分析

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 1958-1965页

作者：肖林魏欢博卫星康志锐西南交通大学土木工程学院成都610031

为研究腐蚀环境中钢-混组合梁栓钉锈胀引发的混凝土板开裂行为,本文利用ABAQUS有限元分析软件建立混凝土板塑性损伤模型。采用环向均匀位移模拟栓钉锈胀作用,选用基于牵引力-分离法则(Traction-separation law)的粘聚区模型模拟混凝土开... 详细信息

为研究腐蚀环境中钢-混组合梁栓钉锈胀引发的混凝土板开裂行为,本文利用ABAQUS有限元分析软件建立混凝土板塑性损伤模型。采用环向均匀位移模拟栓钉锈胀作用,选用基于牵引力-分离法则(Traction-separation law)的粘聚区模型模拟混凝土开裂,计算分析3种不同约束边界、4种不同栓钉间距及4种栓钉直径条件下,混凝土板锈胀应力分布及开裂行为。研究结果表明:随着边界约束的增加,栓钉需要更大的腐蚀深度才会引起混凝土板开裂。栓钉横向间距从50 cm增加到80 cm,使混凝土边缘开裂需要锈蚀深度增加到1.59倍。栓钉直径从16 mm增加到25 mm,使混凝土边缘开裂需要锈蚀深度减小到0.87倍。

关键词：桥梁工程栓钉连接件锈胀混凝土板开裂数值分析

基于逆高斯随机过程的混凝土梁桥抗力退化模型

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 303-311页

作者：徐望喜钱永久金聪鹤龚婉婷西南交通大学土木工程学院成都610031

为准确体现混凝土梁桥抗力退化的时变性与随机性,运用逆高斯(IG)随机过程建立了结构抗力退化模型.基于现场检测数据,采用贝叶斯更新理论对IG随机过程进行实时更新.针对IG随机过程中的参数因先验分布与后验分布非共轭而难以采样估计的问... 详细信息

为准确体现混凝土梁桥抗力退化的时变性与随机性,运用逆高斯(IG)随机过程建立了结构抗力退化模型.基于现场检测数据,采用贝叶斯更新理论对IG随机过程进行实时更新.针对IG随机过程中的参数因先验分布与后验分布非共轭而难以采样估计的问题,提出了混合Gibbs采样法.结合数值案例论证了该方法的可行性,并将其应用于某一混凝土梁桥的抗力预测分析.研究结果表明:IG随机过程可利用现场检测信息对桥梁抗力退化过程实时更新;混合Gibbs采样法可解决IG随机过程的高维参数估计问题,克服了形函数中指数q值的经验性给定缺陷;随着服役年限的增大,桥梁结构的累积退化量逐步增大,当桥梁服役年限为60 a时,其累积退化量为服役年限为30 a时的3.48倍.与Gamma随机过程相比,IG随机过程避免了部分初始参数的假定,可得到更为精确的桥梁抗力退化模型.

关键词：桥梁工程抗力逆高斯(IG)随机过程混合Gibbs采样

低温环境下栓钉环焊缝焊接残余应力场数值模拟

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吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 198-208页

作者：卫星高亚杰康志锐刘宇辰赵骏铭肖林西南交通大学土木工程学院成都610031

为了研究低温环境对栓钉焊接残余应力分布规律的影响,通过ABAQUS建立栓钉模型进行数值模拟,考虑了5个不同的温度进行有限元热-固耦合分析。结果表明:Mises应力、径向残余应力最大值均位于焊缝附近10 mm处,随着距离的增加迅速衰减;环向... 详细信息

为了研究低温环境对栓钉焊接残余应力分布规律的影响,通过ABAQUS建立栓钉模型进行数值模拟,考虑了5个不同的温度进行有限元热-固耦合分析。结果表明:Mises应力、径向残余应力最大值均位于焊缝附近10 mm处,随着距离的增加迅速衰减;环向残余应力在焊缝附近为残余拉应力,远离焊缝处为残余压应力,最大值位于焊缝中心;低温会提高焊接残余应力,Mises应力集中表现在焊缝中心,环向残余应力集中表现在焊缝附近,径向残余应力在焊缝中心及焊缝附近均有所增加。低温对提高焊接残余拉应力影响明显,对残余压应力影响不大。

关键词：桥梁工程栓钉低温温度场残余应力数值模拟

Π型叠合梁斜拉桥涡激振动性能及气动措施研究

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振动工程学报 2024年第5期37卷 830-837页

作者：蒋尚君朱金鲁胜龙李永乐康锐西南交通大学土木工程学院桥梁工程系四川成都610031

型叠合梁为气动钝体结构,容易发生气动失稳。本文以一座Π型截面叠合梁斜拉桥作为工程背景,采用风洞节段模型试验与计算流体动力学(CFD)方法,对主梁的涡激振动性能及相应的气动抑振措施展开了研究。在风洞节段模型试验中获得涡激振动风... 详细信息

型叠合梁为气动钝体结构,容易发生气动失稳。本文以一座Π型截面叠合梁斜拉桥作为工程背景,采用风洞节段模型试验与计算流体动力学(CFD)方法,对主梁的涡激振动性能及相应的气动抑振措施展开了研究。在风洞节段模型试验中获得涡激振动风速区间,讨论了不同气动措施的抑振效果,运用计算流体动力学(CFD)方法对主梁涡振发生机理及气动措施抑振机理进行了初步研究。结果表明:在原始断面下,由于尾迹区旋涡的周期性脱落以及主梁上、下表面旋涡演变的相互作用,导致了涡激振动发生。在采取三种不同抑振措施后,除采用上L型导流板断面在+3°风攻角下发生扭转涡振外,其余优化断面均能使得来流平稳地通过,从而抑制涡振发生。本研究可对Π型叠合梁断面的斜拉桥抗风设计提供一定参考。

关键词：涡激振动抑振措施叠合梁风洞试验计算流体动力学(CFD)

海啸作用下跨海桥梁上部结构流-固耦合数值研究

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工程力学 2024年第9期41卷 111-122页

作者：杨志莹祝兵黄博张跃志殷瑞涛西南交通大学土木工程学院成都610031 重庆交通大学土木工程学院重庆400074

海啸是威胁跨海桥梁安全的主要灾害之一,深入研究海啸与桥梁上部结构耦合作用过程,明确桥梁上部结构波浪力以及桥梁支座受力状态对跨海桥梁安全具有重要意义。该文采用开源软件OpenFOAM建立二维数值水槽,以溃坝波模拟海啸,通过求解RANS... 详细信息

海啸是威胁跨海桥梁安全的主要灾害之一,深入研究海啸与桥梁上部结构耦合作用过程,明确桥梁上部结构波浪力以及桥梁支座受力状态对跨海桥梁安全具有重要意义。该文采用开源软件OpenFOAM建立二维数值水槽,以溃坝波模拟海啸,通过求解RANS方程来获取流体运动,并采用k-ε湍流模型解决RANS方程的封闭性问题,以弹簧-质量-阻尼体系模拟桥梁上部结构运动体系,通过流体与质量-弹簧-阻尼体系间实时数据传递,模拟海啸与桥梁上部结构之间的耦合效应。并利用溃坝波解析解及已有的试验数据验证了数值模型的可靠性。在此基础上,通过对比在水平方向采用刚性约束或不同刚度的弹性约束时上部结构的波浪力,研究了流-固耦合效应以及约束刚度对桥梁上部结构波浪力的影响,同时分析了在海啸作用过程中桥梁各支座的受力状态。结果表明:该文建立的数值模型能够准确地模拟海啸波浪与结构耦合作用过程;考虑流固耦合效应后,上部结构受到的最大波浪力明显减小,水平力最大值减小16.8%~21.0%,竖向力最大值减小15.5%~19.5%;相比于上部结构水平波浪力,支座承受的水平力波动更明显且其最大值达到上部结构水平力的1.25倍;迎浪侧支座在不同时刻存在拉和压两种不同工作状态,其最大拉力达到上部结构竖向波浪力最大值的90%以上;背浪侧支座仅承受压力,其最大压力约为迎浪侧支座最大压力的1.11倍~1.55倍。

关键词：跨海桥梁流固耦合数值模拟波浪力支座力

长期循环荷载下土的动力学特性与本构模型研究进展

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西南交通大学学报 2024年第2期59卷 377-391页

作者：李琼林青于蓝崔凯张东杰李庞举西南交通大学土木工程学院四川成都610031

随着交通基础设施的快速发展,长期循环荷载下土体的动力性能与相应的本构模型体系愈发受到关注,其能为该类荷载下地基或者岩土构筑物的动力稳定性和服役性能评估提供理论基础与技术支撑.最近20年来,国内外相关学者已开展了大量的室内试... 详细信息

随着交通基础设施的快速发展,长期循环荷载下土体的动力性能与相应的本构模型体系愈发受到关注,其能为该类荷载下地基或者岩土构筑物的动力稳定性和服役性能评估提供理论基础与技术支撑.最近20年来,国内外相关学者已开展了大量的室内试验探索长期循环荷载下土的动力特性与影响因素,建立相应的理论模型描述土体的长期循环变形特征,并努力将其应用于工程实践.目前,对长期循环荷载下土体动力学性能与主要影响因素的研究基本明确,但在如何减少本构模型参数,增强本构模型在变幅值、变频率等复杂实际工况时的适用性等研究尚需进一步加强.本文通过对该方向研究发展的总结,明确了未来的发展方向,并提出了当前研究局限的可能解决思路,有利于进一步推进相关研究成果应用于工程实践的进程.

关键词：长期循环荷载加载模式累积应变动态模量本构模型

基于三角级数解的钢-混凝土组合梁弹性弯曲变形计算方法

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建筑结构学报 2024年第5期45卷 253-261页

作者：叶华文蒋成川黄澳冯治皓叶杨帆周渝西南交通大学土木工程学院四川成都610031

目前针对考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合梁的弯曲变形计算公式缺乏广泛适应性,不便于组合梁结构设计。为此,采用三角级数构造组合梁弹性弯曲变形和界面滑移的位移函数,根据最小势能原理和变分法,推导了简支组合梁在不同荷载类型下的... 详细信息

目前针对考虑界面滑移效应的钢-混凝土组合梁的弯曲变形计算公式缺乏广泛适应性,不便于组合梁结构设计。为此,采用三角级数构造组合梁弹性弯曲变形和界面滑移的位移函数,根据最小势能原理和变分法,推导了简支组合梁在不同荷载类型下的弹性弯曲变形和界面滑移的计算公式,进而得到考虑滑移效应的组合梁抗弯刚度和界面滑移值的统一显式解。通过与大量已有文献中的试验值和既有计算方法比较,验证了其有效性和准确性。结果表明:根据三角级数解推导出的钢-混凝土组合梁弯曲刚度计算公式简洁直观,物理意义明确,结果可靠,所提出的方法适用于精确计算正常使用状态下组合梁弯曲变形。

关键词：钢-混凝土组合梁界面滑移弯曲变形三角级数解统一计算公式

考虑结构损伤的CFRP修复RC墩柱地震损伤模型研究

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西南交通大学学报 2024年第2期59卷 332-342页

作者：龚婉婷钱永久徐望喜西南交通大学土木工程学院四川成都610031

为研究碳纤维材料(CFRP)修复损伤钢筋混凝土(RC)结构遭受地震作用的损伤演化规律,准确量化修复损伤结构状态,进行了10个钢筋混凝土圆墩柱拟静力试验,其中,8个墩柱试件为使用不同CFRP加固方法进行修复的损伤试件.基于试验结果,对8个典型... 详细信息

为研究碳纤维材料(CFRP)修复损伤钢筋混凝土(RC)结构遭受地震作用的损伤演化规律,准确量化修复损伤结构状态,进行了10个钢筋混凝土圆墩柱拟静力试验,其中,8个墩柱试件为使用不同CFRP加固方法进行修复的损伤试件.基于试验结果,对8个典型地震损伤模型进行研究分析,引入材料性能折减系数来考虑结构初始损伤,建立了CFRP修复RC墩柱的双参数地震损伤模型,并根据试验现象和改进的损伤模型对钢筋混凝土结构的损伤程度进行量化分析.研究表明:使用典型地震损伤模型计算修复柱的损伤指标时,计算试件破坏时的损伤指标普遍偏大,且同一墩柱模型损伤指数的变化趋势有较大差异,损伤指数发展趋势与试验现象不符;根据试件参数进行非线性回归分析,得到了组合系数与设计参数的经验表达式,建议的损伤模型能够较好模拟CFRP修复加固墩柱的地震损伤演化过程;定义了钢筋混凝土结构损伤的5个等级,并给出5个等级的损伤指标界限值;对中等损伤(0.3

关键词：地震损伤模型损伤钢筋混凝土圆墩柱 CFRP 加固方法修复

软弱破碎围岩地层预应力管-索结构的提出及应用

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岩石力学与工程学报 2024年第6期43卷 1505-1518页

作者：余涛罗虎姜逸帆姚志刚李梦可方勇西南交通大学土木工程学院四川成都610031

针对高地应力软弱破碎围岩隧道变形控制难题,分析不同类型锚杆优点和不足并结合模型试验,研发一种隧道新型预应力管-索结构,详细阐述其结构形式及受力机制,通过理论分析,建立深-浅预应力体耦合力学承载模型,并对其承载效应进行系统分析... 详细信息

针对高地应力软弱破碎围岩隧道变形控制难题,分析不同类型锚杆优点和不足并结合模型试验,研发一种隧道新型预应力管-索结构,详细阐述其结构形式及受力机制,通过理论分析,建立深-浅预应力体耦合力学承载模型,并对其承载效应进行系统分析,最终,通过现场试验验证新型结构的可靠性。研究结果表明:预应力管-索支护结构能够实现“注浆加固、承载结构形成及应力扩散”的协同作用,进而实现对支护强度的2次放大。对管-锚支护而言,注浆提高预应力体力学参数是围岩控制的关键手段,但调整管-索间排距提升围岩承载能力的方式在施工中更为直接高效;进一步分析表明,浅层预应力体合理厚度b1为隧道半径r0的0.8倍,深层预应力体合理厚度b2为隧道半径的1.44倍,可为管-索的参数设计提供一定依据。工程实践表明预应力管-索支护能够有效提高软弱破碎围岩的稳定性,为类似工程提供参考。

关键词：隧道工程软弱破碎围岩管-索结构深-浅预应力体承载增强系数工程应用