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Y型沟谷桥址区风特性的数值模拟研究

公路交通科技 2024年第4期41卷 65-72页

作者：朱佩章胡博刘智中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

复杂山区的风场特性不同于平原地区,风场十分复杂,没有较为统一的规律,对大跨度桥梁的结构振动影响较大。为了研究复杂山区地形对桥址区风场特性的影响规律,以某座位于多条沟谷交汇谷口的斜拉桥桥址区为工程背景,基于ALOS数字高程地形模... 详细信息

复杂山区的风场特性不同于平原地区,风场十分复杂,没有较为统一的规律,对大跨度桥梁的结构振动影响较大。为了研究复杂山区地形对桥址区风场特性的影响规律,以某座位于多条沟谷交汇谷口的斜拉桥桥址区为工程背景,基于ALOS数字高程地形模型,通过CFD数值模拟的方法,计算了不同风向来流下桥位处的风场特性。分析了桥址区主要的几条沟谷和桥位处局部地形对沿主梁横桥向平均风速、风攻角、风偏角及桥梁跨中竖向风剖面等风特性的影响。研究了横桥向平均风速大小和风攻角之间的关系,定性讨论了存在风速放大效应的来流工况和桥址区地形特点之间的关系。结果表明:Y型沟谷桥址区风特性不同于一般的山区桥址区,当来流沿着几条比较顺直的沟谷时桥位处平均风速较大,其他风向桥位处风速较小;沟谷的弯曲致使沿着沟谷的来流产生回流和改向,这时桥位处的风攻角较大,沿着主梁的风偏角变化范围较大,水平风速较小,不存在风速峡谷放大效应;桥位处交汇的沟谷局部地形对桥梁跨中竖向风剖面影响较大。研究结果为桥梁设计风速的确定提供了依据,可为定性判断Y型沟谷口桥位处风特性提供指导。

关键词：桥梁工程风场特性数值模拟 Y型沟谷桥址区

二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响

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公路交通科技 2024年第5期41卷 10-19页

作者：董长坤王宏中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710068

为了量化分析现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,基于常规力学性能试验、Overlay Tester反射裂缝试验、低应变水平下的四点弯曲疲劳试验,对比分析了现场铺筑上覆热拌沥青混合料前后乳化沥青冷再生芯样与室内马歇尔试... 详细信息

为了量化分析现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,基于常规力学性能试验、Overlay Tester反射裂缝试验、低应变水平下的四点弯曲疲劳试验,对比分析了现场铺筑上覆热拌沥青混合料前后乳化沥青冷再生芯样与室内马歇尔试样的力学性能差异。量化分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能及耐久性能的增强效果,并基于工业CT无损检测技术,分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料微细观空隙结构的影响规律。结果表明:现行规范推荐的马歇尔二次击实方法并不能很好地模拟现场实际压实状况,现场二次热压实对乳化沥青冷再生混合料力学性能、抗反射裂缝性能和抗疲劳耐久性能均有明显增强作用;现场压实乳化沥青冷再生混合料内部的大空隙数量和等效空隙直径均小于马歇尔击实成型,二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料空隙级配影响显著;现场二次压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能和疲劳性能的改善机理在于二次压实作用增强了乳化沥青冷再生混合料密实度,降低了微细观空隙直径,改善了微细观空隙级配。

关键词：道路工程乳化沥青冷再生混合料现场压实二次热压实微细观空隙结构路用性能疲劳特性

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文山马鹿塘特大桥主桥设计关键技术

世界桥梁 2024年第2期52卷 7-13页

作者：付炳宁宋松林中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63)m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥... 详细信息

文山马鹿塘特大桥主桥为(63+137+480+137+63)m双塔双索面斜拉桥,大桥单侧与连拱隧道相接。主梁采用双工字形钢-混组合梁,桥面全宽32.2 m;桥塔采用钻石形混凝土塔,两岸桥塔塔高分别为247 m和254 m;斜拉索按空间双索面对称布置。整幅式桥梁桥隧顺接采用双线分离设计,避免了桥梁整体加宽或设置整体式大跨隧道,同时缩短了连拱隧道长度。为降低汽车、温度和风等荷载作用下的结构响应,在塔梁间设置了弹性刚度为12 MN/m的纵向弹性约束体系,静、动力作用下梁端位移分别下降37.4%和35.9%、桥塔塔柱底纵向弯矩分别降低19%和20%,静力作用下钢主梁应力减小约30 MPa、桥面板抗裂应力储备提高1.13 MPa。辅助墩墩顶主梁采用10 cm落梁设计,墩顶组合梁桥面板抗裂应力储备提升117.7%,且其它主体结构受力未发生显著变化。组合梁采用双节段循环施工方案,有效缩短了主梁施工工期。

关键词：斜拉桥钢-混组合梁双线分离设计纵向弹性约束落梁双节段循环桥梁设计

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土质边坡数值模型稳定性的求解精度研究

公路交通科技 2024年第1期41卷 71-78页

作者：武博强王勇张葆永程振全杨德宏中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710065 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

为尽可能提高土质边坡模型在数值模拟求解过程中的精度,在前人研究的基础上引申了3个影响边坡模型稳定性精度的主要问题,一是模型边界尺寸应该如何确定,二是初始应力场的求解方法应该如何选择,三是边坡模型的网格划分应遵循什么原则可... 详细信息

为尽可能提高土质边坡模型在数值模拟求解过程中的精度,在前人研究的基础上引申了3个影响边坡模型稳定性精度的主要问题,一是模型边界尺寸应该如何确定,二是初始应力场的求解方法应该如何选择,三是边坡模型的网格划分应遵循什么原则可以满足模型的计算精度。基于此,以多个学者研究的典型边坡案例为研究对象,采用FLAC3D对以上3个问题进行了分析并解决。首先,讨论了目前模型边界尺寸确定存在的问题,引入数值模型的复合位移作为判据之一与边坡稳定系数共同确定新的模型边界尺寸原则,在前人基础成果上对边界尺寸原则进行了局部优化,精简了计算模型,并通过实例验证其正确性;其次,讨论了目前初始应力场搭建存在的问题,通过模型稳定系数云图、塑性区应变增量、坡顶位移综合分析弹性求解与弹塑性求解初始应力场的区别,确定了不同的适用情况;最后,分析了目前网格尺寸划分存在的问题,建立不同高度不同网格密度的边坡模型,确定了一种较为合理的网格划分原则。以上3种情况均采用大量边坡模型进行了准确性验证,并采用极限平衡法中的Corps of Engieers#1法及Bishop法作为校核,结果显示,边坡模型计算结果与极限平衡法计算结果极为接近,并且复合位移、最大剪应变增量等判据均满足应力应变分布规律,在一定程度上提高了土质边坡模型在数值模拟求解过程中的精度,具有普遍适用性。

关键词：道路工程精度研究 FLAC3D 土质边坡边界尺寸初始应力场

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山区高速公路长大下坡路段缓坡设计指标

长安大学学报（自然科学版） 2024年第1期44卷 1-12页

作者：张驰王韩富志鹏侯宇迪白浩晨长安大学公路学院陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 广州市市政工程设计研究总院有限公司广东广州510095

为了明确中国山区高速公路长下坡缓坡设计指标,在汽车动力学理论的基础上,以六轴铰接列车为主要研究对象,剖析其以发动机辅助刹车方式长下坡时的货车加速特征与制动毂散热特征。首先,建立力学平衡方程,构建挡位-速度-临界坡度模型,求解... 详细信息

为了明确中国山区高速公路长下坡缓坡设计指标,在汽车动力学理论的基础上,以六轴铰接列车为主要研究对象,剖析其以发动机辅助刹车方式长下坡时的货车加速特征与制动毂散热特征。首先,建立力学平衡方程,构建挡位-速度-临界坡度模型,求解不同速度和挡位条件下的缓坡临界坡度值。然后,进一步考虑中国高速公路设计控制条件与货车行驶特性,以12挡和11挡时对应的临界坡度作为高速公路缓坡设计控制指标,提出连续下坡缓坡设计指标与方法;最后,以进入缓坡速度70 km/h为例,对比基于降速及降温特性得到的缓坡坡长指标,并结合西南某山区高速公路进行方案设计优化及优化效果分析。研究结果表明:连续长下坡路段之间设置缓和坡段有助于制动毂降温,恢复货车制动性能;基于速度特性得出了速度折减值10和20 km/h不同缓坡坡度下的缓坡坡长值;基于降温特性求解的缓坡坡长以制动毂失效温度260℃为最不利条件,并得出了不同运行速度及温度折减值;基于降速特性得到的缓坡坡长值对纵坡设计具有指导意义,而基于降温特性得到的缓坡坡长值相对较大,不宜作为设计参考但可作评价研究,并整理得到连续长下坡缓坡设计-评价流程,以西南山区某高速公路为实例分析发现,对缓和纵坡的坡度与坡长合理取值能有效改善制动毂温度,提升连续长下坡路段车辆的行驶安全性。

关键词：道路工程缓坡设计试验研究货车下坡特性连续长下坡路段制动毂温度

玛多7.4级地震野马滩大桥桥台纵桥向破坏机理分析

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土木工程学报 2024年第5期57卷 53-64页

作者：周成叶爱君王晓伟庞于涛包绍伦同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710068

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台... 详细信息

针对2021年青海玛多7.4级地震中野马滩大桥的桥台震害,开展基于Pushover分析的桥台纵桥向破坏机理研究。提出土-桩-桥台精细化有限元模拟方法,以及基于地勘资料的模型土体参数确定实用方法,建模方法和加载模式要点为:(1)适用于土-桥台相互作用的分布式p-y弹簧修正模型;(2)可识别背墙弯曲、剪切或弯-剪多种破坏模式的背墙非线性梁柱单元-墙底非线性剪切单元串联模型;(3)土-搭板和土-翼墙摩擦弹簧;(4)基于分布式间隙单元的可捕捉地震中主梁与背墙接触位置变化的Pushover加载模式,从而实现了桥台纵桥向地震损伤破坏全过程模拟。结果表明:野马滩桥台在水平地震作用下,背墙底截面先发生屈服,随后背墙剪力达到抗剪能力峰值,桥台整体水平承载力开始退化,直至背墙底完全剪断,而桩基础并不发生明显损伤。总体而言,桥台破坏模式为背墙弯-剪破坏,数值分析结果与桥台实际震害相符。

关键词：玛多地震桥台纵桥向破坏机理土-桩-桥台精细化有限元模型 Pushover分析地勘资料

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既有防撞设施桥梁抗撞性能评估方法及应用

公路交通科技 2024年第5期41卷 61-68页

作者：王永祥李文英贾小龙中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075 西安中交土木科技有限公司陕西西安710075 极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室陕西西安710075

如何合理有效地开展桥梁抗撞性能评估,特别是准确评价防撞设施的防护效果,是已建桥梁进行船撞桥隐患整治的难题之一。为准确评估已建桥梁加装防撞设施后的抗撞性能,基于现有规范及相关研究成果,结合大量工程项目经验,从抗撞性能评估总... 详细信息

如何合理有效地开展桥梁抗撞性能评估,特别是准确评价防撞设施的防护效果,是已建桥梁进行船撞桥隐患整治的难题之一。为准确评估已建桥梁加装防撞设施后的抗撞性能,基于现有规范及相关研究成果,结合大量工程项目经验,从抗撞性能评估总体环节、抗撞性能标准确定、设防代表船型确定、船舶撞击力计算、防撞设施防护效果分析、桥墩船撞效应计算及抗撞性能验算等方面,建立了既有防撞设施桥梁抗撞性能评估方法的标准化框架流程。以某长江公路大桥3~#主墩为例,运用上述方法进行桥梁抗撞性能评估。结果表明:典型计算工况下,防撞设施较好地发挥了耗能缓冲防护效果,延长了撞击时间,削减了船舶撞击力,对船舶正撞及侧撞峰值力削减率分别为47.2%和51.6%;不考虑防撞设施防护效果时,3~#主墩抗撞性能不满足要求,主要表现为墩身及桩基横桥向抗剪性能不足;考虑防撞设施防护效果后,墩身及桩基横桥向抗剪性能不足得到改善,桥墩抗撞性能可满足要求。既有防撞设施桥梁抗撞性能评估方法的标准化框架流程系统全面,可用于已建桥梁防撞设施评价及抗撞性能评估。

关键词：桥梁工程抗撞性能评估有限元法船撞桥防撞设施

冰水赋存演化下冻结土石混合体-结构界面强度劣化机制及模型

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岩土工程学报 2024年第5期46卷 988-997页

作者：唐丽云王鹏宇郑娟娟于永堂金龙崔玉鹏罗滔西安科技大学建筑与土木工程工程学院陕西西安710054 中联西北工程设计研究院有限公司陕西西安710077 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710004 西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123

温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化,而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%,15%,30%,45%等4种含石率组合体试样,通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下... 详细信息

温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化,而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%,15%,30%,45%等4种含石率组合体试样,通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下界面强度劣化特性,结合莫尔-库仑准则首次提出以薄膜水及毛细水含量变化率为参变量的强度劣化模型。得到结论:含石改变界面孔隙结构分布使毛细水占比升高;温升下界面抗剪强度劣化程度随含石率增加而降低;正融后不同含石率界面黏聚力衰减程度均大于内摩擦角衰减程度;黏聚力、内摩擦角与未冻水含量关系曲线分别呈阶段非线性特点及两阶段线性特点,其实质在于薄膜水及毛细水发育使得界面黏聚力和内摩擦角产生不同程度及形式的劣化。模型分析表明:随含石率升高,薄膜水及毛细水劣化系数具有“此消彼长”的特性,颗粒间及颗粒与结构接触面滑动摩擦强度和咬合摩擦强度劣化比例系数分别呈现下降、上升趋势。

关键词：正融土石混合体-结构界面冰水赋存强度劣化模型

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混凝土3D打印建造的低碳性研究进展

建筑结构学报 2024年第3期45卷 15-33页

作者：夏锴伦陈宇宁刘超张亚梅贾鲁涛蔚潜杨敏贾子健潘金龙陈春东南大学材料科学与工程学院江苏南京211189 南京绿色增材智造研究院有限公司江苏南京211806 东南大学土木工程学院江苏南京211189 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710068

混凝土3D打印技术作为一种新兴的高效自动化建造技术,在实现建筑领域低碳化方面具有重要的应用潜力。针对混凝土3D打印技术目前在低碳性方面的优势和面临的挑战进行系统性介绍。相较于传统建造方式,3D打印技术省人工、免模板的特点带来... 详细信息

混凝土3D打印技术作为一种新兴的高效自动化建造技术,在实现建筑领域低碳化方面具有重要的应用潜力。针对混凝土3D打印技术目前在低碳性方面的优势和面临的挑战进行系统性介绍。相较于传统建造方式,3D打印技术省人工、免模板的特点带来了建造人员结构以及成型工艺的改变,使得建筑施工阶段碳排放量大幅下降,同时减少了现场建筑垃圾排放;高设计自由度为多种低碳化建筑结构设计提供了新的选择;拓扑优化、节能-增材制造一体化、可拆卸再建造等结构设计策略有助于节约原材料、降低运行能耗以及实现资源循环利用。此外,材料低碳是目前3D打印低碳混凝土所面临的重要挑战之一,3D打印技术与固废利用、轻质、地聚物、纤维增强等低碳化混凝土体系的结合是进一步创新优化低碳性的有效途径。未来,混凝土3D打印技术将依赖于工艺优化、结构设计、材料研发等多方面的协同发展,助力建筑领域实现自动化和绿色低碳化转型。

关键词：混凝土数字建造 3D打印低碳性