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框架刚度计算方法对箱梁畸变效应分析的影响

东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 423-431页

作者：魏彦红张元海周福成刘泽翔兰州交通大学土木工程学院兰州730070

研究了用位移法和力法计算的框架刚度对箱梁畸变效应分析结果的影响.首先分别用位移法和力法推导出了箱梁的抗畸变惯性矩解析式,然后建立了畸变控制微分方程,并给出箱梁同时承受偏心均布和集中荷载时该方程的初参数解.利用这2种解析法... 详细信息

研究了用位移法和力法计算的框架刚度对箱梁畸变效应分析结果的影响.首先分别用位移法和力法推导出了箱梁的抗畸变惯性矩解析式,然后建立了畸变控制微分方程,并给出箱梁同时承受偏心均布和集中荷载时该方程的初参数解.利用这2种解析法和有限元软件对悬臂梁模型和简支梁算例的畸变效应进行了研究.结果表明:2种解析法计算的矩形截面箱梁的畸变翘曲正应力、畸变横向正应力和畸变角一致,与实测值和有限元结果均吻合良好;2种解析法计算的梯形截面箱梁的畸变矩、畸变双力矩基本一致,与有限元结果均吻合良好,但二者计算的梯形截面箱梁的畸变角、单位宽度横向弯矩存在明显差异,其中力法计算的单位宽度横向弯矩更接近有限元结果;随着腹板倾斜度的增大,2种解析法计算的畸变框架刚度和畸变框架刚度之差均增大,而畸变翘曲刚度先减小再增大.

关键词：薄壁箱梁位移法力法框架刚度畸变效应

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软土地区沉井施工引起地表沉降预测计算方法

地下空间与工程学报 2024年第1期20卷 241-250页

作者：谢晓蕾何金辉李明广唐宏华陈锦剑上海交通大学土木工程系上海200240 中铁二十四局上海200433

沉井已被广泛应用于软土区的地下空间建设,但其下沉过程引起的地表沉降大小及分布不清,缺乏预测方法。本文以上海地区某沉井工程为背景,基于上海典型土层的HSS模型计算参数,采用有限差分法模拟圆形沉井下沉,基于对96个数值结果的系统分... 详细信息

沉井已被广泛应用于软土区的地下空间建设,但其下沉过程引起的地表沉降大小及分布不清,缺乏预测方法。本文以上海地区某沉井工程为背景,基于上海典型土层的HSS模型计算参数,采用有限差分法模拟圆形沉井下沉,基于对96个数值结果的系统分析和归一化研究,提出了一套沉井施工引起的地表沉降快速预测方法。该方法能够综合考虑沉井直径B、下沉深度H和井内留土高度h对地表沉降的影响。最后采用该计算方法预测了5个工程的地表沉降并同实测数据进行了对比,结果表明,该方法能够很好地预测软土区的沉井施工引起的地表沉降,可为快速评估沉井施工的环境效应提供有效方法。

关键词：沉井地表沉降数值方法软土

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敷设约束阻尼层的工字梁振动特性研究

振动工程学报 2024年第8期37卷 1320-1329页

作者：李小珍李昊卿蒋希昊毕然西南交通大学土木工程学院桥梁工程系四川成都610031

本文提出了一种计算带约束阻尼层梁振动响应的方法。以工字梁为研究对象,开展了室内振动试验,测得了不同位置的振动响应。并基于有限元法同步建立了数值仿真模型,利用模态应变能法准确计算了结构的自振频率和模态损耗因子。基于上述结果... 详细信息

本文提出了一种计算带约束阻尼层梁振动响应的方法。以工字梁为研究对象,开展了室内振动试验,测得了不同位置的振动响应。并基于有限元法同步建立了数值仿真模型,利用模态应变能法准确计算了结构的自振频率和模态损耗因子。基于上述结果,利用模态叠加法进行谐响应分析,得到了约束阻尼层工字梁的振动响应结果。将振动响应的实测值与仿真值进行对比,验证了模型的准确性。分析了设计参数(阻尼层厚度、约束层厚度)对构件自振频率、模态损耗因子及加速度总振级的影响。研究结果表明:各板件的振动响应有着相似的变化规律,腹板加速度总振级最大,底板次之,顶板最小;总体上阻尼层厚度对工字梁前5阶自振频率影响不大,而随着约束层厚度的增大,构件前5阶自振频率先减小后增大;增大阻尼层厚度和约束层厚度都能持续增大构件的模态损耗因子,进而有效降低加速度总振级,且对腹板的减振效果好于顶板和底板。

关键词：振动试验工字梁约束阻尼层模态应变能理论数值仿真

张靖皋长江大桥日照作用下组合结构桥塔温度效应研究

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中国公路学报 2024年第7期37卷 125-136页

作者：刘宇飞张寒硕王仁贵魏乐永聂鑫樊健生清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 中交公路规划设计院有限公司北京100088

温度效应对于桥梁结构安全使用具有重要影响,也经常成为组合结构桥梁设计中的控制因素。为探究桥塔在服役阶段受到的日照温度效应影响,推动组合结构桥梁设计方法进步,以张靖皋长江大桥钢箱-钢管约束混凝土桥塔为例,对其开展试验与模拟... 详细信息

温度效应对于桥梁结构安全使用具有重要影响,也经常成为组合结构桥梁设计中的控制因素。为探究桥塔在服役阶段受到的日照温度效应影响,推动组合结构桥梁设计方法进步,以张靖皋长江大桥钢箱-钢管约束混凝土桥塔为例,对其开展试验与模拟研究。首先,开展桥塔结构缩尺模型暴晒试验,测量晴朗天气下的结构关键位置温度与脱空结果,得到该结构在日照辐射作用下的温度场基本分布与变化规律,并通过有限元温度场计算方法模拟再现了暴晒试验中的温度结果。试验结果表明:外部钢箱对内部的受力结构起到了温度保护效应,避免了日照导致的钢管混凝土界面脱空,有限元计算结果与试验数据基本吻合,从而验证了有限元分析方法的有效性。其次,建立实际索塔结构的整体模型,分析并提取了实际结构在夏至日和冬至日的日照轨迹、温度时程与温度分布结果,并对截面两侧的温度差值进行了双因素的综合敏感性分析。结果表明:在一天中随着日照方向的不断变化,桥塔不同方向的钢箱壁板会轮流升温,内部的钢管混凝土结构温度主要与环境温度相关。再次,总结出了钢箱-钢管约束混凝土组合桥塔的温度梯度模式,采用多段折线的方式进行简化分析。最后,基于以上日照温度效应的分析,给出了面向组合结构桥梁设计阶段的几点建议。

关键词：桥梁工程钢-混凝土组合桥塔数值模拟温度效应日照辐射温度梯度

考虑SSI及地形效应的整体渡槽隔震性能分析

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1090-1099页

作者：韩钟骐敖选年蒋继彬王海深潘鹏清华大学土木工程系北京100084 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文以滇中引水工程松林渡槽为例,分析了桩土相互作用(soil-structure interaction,SSI)及地形效应(主要为V形河谷效应)对隔震渡槽结构地震响应的影响。采用大型通用有限元软件ABAQUS建模,通过m法及等效刚度桩考虑SSI,采用简化弹簧质量... 详细信息

该文以滇中引水工程松林渡槽为例,分析了桩土相互作用(soil-structure interaction,SSI)及地形效应(主要为V形河谷效应)对隔震渡槽结构地震响应的影响。采用大型通用有限元软件ABAQUS建模,通过m法及等效刚度桩考虑SSI,采用简化弹簧质量模型考虑流固耦合作用。结果表明:考虑SSI后,槽墩变形、槽段间相对位移及支座变形有所增大,其中支座变形接近设计限值,有破坏风险。考虑在V形河谷效应下水平偏振横波相对于水平面不同入射角的工况中,渡槽结构响应的大小依次为:水平入射、45°斜入射、一致输入、垂直入射,其中45°斜入射与一致输入相近;段间相对位移及支座顺槽向显著变形,为设计关注重点。

关键词：渡槽桩土相互作用地形效应有限元模拟隔震

考虑墩-梁碰撞效应的大跨高墩连续刚构桥近断层地震损伤分析

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1140-1153页

作者：石岩焦应乾李军王文仙王瑞兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为研究连续刚构桥的主梁与过渡墩(墩-梁)地震碰撞效应对其地震反应和损伤的影响,以一座跨径为(120+220+120)m的连续刚构桥为例,基于MIDAS/Civil软件模拟实际施工过程并获得成桥内力状态,而后在OpenSees平台建立考虑该内力状态的动力弹... 详细信息

为研究连续刚构桥的主梁与过渡墩(墩-梁)地震碰撞效应对其地震反应和损伤的影响,以一座跨径为(120+220+120)m的连续刚构桥为例,基于MIDAS/Civil软件模拟实际施工过程并获得成桥内力状态,而后在OpenSees平台建立考虑该内力状态的动力弹塑性分析模型,同时采用Hertz-damp模型,着重考虑包括墩-梁碰撞在内的伸缩缝处的碰撞效应.选取具有向前方向性效应、滑冲效应和无速度脉冲效应的30条近断层地震动沿纵桥向输入,探讨了考虑墩-梁碰撞效应对桥墩峰值位移、残余位移、碰撞力及地震损伤的影响,以及不同类型近断层地震动作用下的差异性.结果表明:由于过渡墩处主桥与引桥梁体底面不在同一高程,强震下主桥梁体不仅与引桥梁体发生碰撞,还会与过渡墩发生碰撞;若忽略过渡墩与主桥梁体的碰撞效应会严重低估过渡墩的位移反应,尤其在向前方向性、滑冲效应地震动下过渡墩的位移反应分别被低估近3倍和5倍;其中滑冲效应作用下的影响最为显著,主桥和引桥墩均为中等损伤,过渡墩为严重损伤,不考虑墩-梁碰撞会导致对过渡墩地震损伤程度和震后残余位移的错误判断.

关键词：连续刚构桥碰撞效应近断层地震动内力状态损伤分析地震反应数值分析

基于DBN模型的长久运营地铁车站改扩建施工风险评估

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 75-83页

作者：刘兵科吴瑞麻建飞贺少辉白守兴苗朋勃北京建工土木工程有限公司北京100085 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全,采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法,对北京地铁东四十条(DSST)站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明:(1)通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、... 详细信息

为保证复杂环境下长久运营地铁车站改扩建施工安全,采用贝叶斯网络、模糊理论、现场勘察和室内试验等方法,对北京地铁东四十条(DSST)站改扩建工程施工的风险评估与控制措施进行研究。结果表明:(1)通过车站状态评估、FEM-DBN工前预测、风险控制预案布置、OSM-DBN施工期反馈,提出的长久运营车站改扩建施工风险评估方法可实现工前动态预测和施工期动态反馈;(2)将该风险评估方法应用于DSST站改扩建施工,采用提出的风险控制措施后既有2号、3号线车站结构最大变形分别为-1.28 mm和-1.21 mm,结构安全稳定;(3)FEMDBN和OSM-DBN风险评估结果与专家预测和评估的结果一致,风险控制措施合理可靠。

关键词：长久运营地铁车站动态贝叶斯风险评估改扩建施工

使用CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆)联合神经网络预测盾构隧道施工引起的地面沉降

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 166-171页

作者：黄茂庭徐金明上海大学土木工程系上海200444

[目的]地铁盾构隧道施工会引起周围地面沉降,影响周围环境。传统地面沉降预测方法难以综合考虑沉降影响因素,对此,为提高地面沉降的预测精度,使用CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆)联合神经网络,对盾构隧道施工引起的地面沉降进行预测... 详细信息

[目的]地铁盾构隧道施工会引起周围地面沉降,影响周围环境。传统地面沉降预测方法难以综合考虑沉降影响因素,对此,为提高地面沉降的预测精度,使用CNN(卷积神经网络)-LSTM(长短期记忆)联合神经网络,对盾构隧道施工引起的地面沉降进行预测。[方法]以某地铁施工区间地面沉降监测数据为研究对象,使用CNN对影响参数(压缩模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比、土层厚度、隧道埋深和施工参数)与地面沉降监测值进行连接,使用LSTM神经网络对地面沉降进行分析,建立了基于CNN-LSTM联合神经网络的地面沉降预测模型,探讨了同时考虑多个因素对地面沉降预测值的影响。[结果及结论]使用CNN对地面沉降相关的影响参数特征提取效果较好;所建CNN-LSTM模型的准确率比单独使用LSTM模型的准确率提高了3%、比传统BP(反向传播)神经网络模型准确率提高了9%;所建CNN-LSTM模型,对单测点短时间地面沉降预测准确率达到93%,预测值与监测值吻合较好。

关键词：盾构隧道施工地面沉降预测卷积神经网络长短期记忆神经网络

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波形钢腹板梁焊接残余应力分布及试验验证

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 289-297页

作者：冀伟刘勇湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究波形钢腹板梁焊接残余应力的分布规律,通过有限元软件建立其三维热弹塑性模型,利用热-力耦合分析技术对其焊接温度场和应力场进行有限元数值仿真,采用双椭球体热源和修改单元材料属性的方法实现能量输入和焊缝填充,并将模拟计算... 详细信息

为研究波形钢腹板梁焊接残余应力的分布规律,通过有限元软件建立其三维热弹塑性模型,利用热-力耦合分析技术对其焊接温度场和应力场进行有限元数值仿真,采用双椭球体热源和修改单元材料属性的方法实现能量输入和焊缝填充,并将模拟计算结果与实测值进行对比分析.结果表明:有限元预测的波形钢腹板梁残余应力分布与实测结果具有相同趋势,在波形钢腹板梁焊缝的弯折角处,残余应力发生一定幅度的连续应力波动;底板和腹板的残余应力峰值均出现在焊缝中心区域,其值分别为材料屈服强度的1.30倍和1.26倍;底板纵向残余拉应力在焊缝中心线两侧78 mm范围内急速下降后缓慢过渡为压应力,在底板较窄一侧压应力线性增大,最大值约为材料屈服强度的0.61倍;在底板较宽一侧压应力线性减小,并在边缘处转化为拉应力;焊接速度对残余应力分布扰动不大,而对残余应力峰值影响较显著;当焊接速度从150 mm/min增加至250 mm/min时,横向和纵向的残余应力最大值分别增加了27.11%和5.88%.

关键词：波形钢腹板梁焊接残余应力热力学数值模拟焊接速度