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空间异形桥塔的稳定极限承载力计算方法

公路交通科技 2024年第4期41卷 110-119页

作者：王欢康玲牟廷敏陈明四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041

空间异形桥塔几何构形复杂,存在非规则截面和非理想边界特征,利用现有方法难以获得其稳定极限承载力,无法准确感知结构安全性,保守设计思维引发材料浪费。而这类桥塔形式发展快、规模大,朝着结构高耸化、材料高强化、构件薄壁化的趋势发... 详细信息

空间异形桥塔几何构形复杂,存在非规则截面和非理想边界特征,利用现有方法难以获得其稳定极限承载力,无法准确感知结构安全性,保守设计思维引发材料浪费。而这类桥塔形式发展快、规模大,朝着结构高耸化、材料高强化、构件薄壁化的趋势发展,稳定问题突出,需重点关注其稳定极限承载力。本研究剖析了桥塔稳定问题的实质,从非线性稳定安全系数入手,系统考虑构件长细比、双重非线性、初始缺陷的影响,寻求稳定安全系数与稳定折减系数的内在映射关系,提出了空间异形桥塔稳定极限承载力计算方法。采用矩形和圆形钢筋混凝土、纯钢箱、钢箱混凝土等典型理想压杆算例,将稳定承载力结果与规范值比对,验证了所提计算方法的可行性和准确性。最后,以一座典型的空间异形桥塔斜拉桥为工程依托,构建了精细化非线性有限元模拟策略,获得其稳定极限承载力。结果表明:该工程的弹性稳定安全系数为18.56,非线性稳定安全系数为4.125,稳定折减系数为0.899,考虑双重非线性和初始缺陷后,非线性稳定安全系数仅为弹性稳定安全系数的0.22,稳定极限承载力大幅降低。对于长细比较大的异形压杆索塔结构,设计上应充分考虑非线性对结构稳定承载力的影响。

关键词：桥梁工程稳定极限承载能力数值模拟空间异形桥塔非线性稳定

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多源激光点云建模在桥梁养护中的探索

测绘通报 2024年第2期 157-160,177页

作者：刘霜辰李升甫贾洋四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041

运营已久的复杂山区高速公路桥梁在路面负荷严重、次生地质灾害的影响下,对道路日常的养护运维工作带来了很大挑战。利用桥梁三维建模技术进行在线可视化,同时在重点桥梁路段安装监测设备,在线进行桥梁健康监测成为目前新的技术手段。... 详细信息

运营已久的复杂山区高速公路桥梁在路面负荷严重、次生地质灾害的影响下,对道路日常的养护运维工作带来了很大挑战。利用桥梁三维建模技术进行在线可视化,同时在重点桥梁路段安装监测设备,在线进行桥梁健康监测成为目前新的技术手段。针对运营较长时间的道路桥梁设计竣工图纸缺失,无法通过图纸复现真实的桥梁模型,采用地面站式激光与车载激光相结合的方法,对长时间运营桥梁进行扫描,对两种方法得到的点云数据进行配准及滤波处理,然后进行单体化建模,真实还原运营桥梁的结构形态。同时,利用公路行业BIM模型标准,对单体化的桥梁进行构件拆分编码,形成规范的桥梁单元模块。在此基础上,利用GIS技术开发高速公路基础设施平台,关联桥梁养护相关作业模块,实现既有高速公路桥梁线上巡检养护。

关键词：多源激光雷达点云滤波三维建模构件化桥梁养护

基于深度学习的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法

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现代隧道技术 2024年第3期61卷 148-156页

作者：蒋源王海林陈兆湖南省交通规划勘察设计院有限公司长沙410075

针对隧道不良地质体超前预报图像分析方法中存在的主观性大、效率低下等问题,构建一种名为IRTAG的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法。该算法包括一种基于多重交叉注意力的特征编码结构,能有效弥补卷积神经网络固有局部性的归纳... 详细信息

针对隧道不良地质体超前预报图像分析方法中存在的主观性大、效率低下等问题,构建一种名为IRTAG的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法。该算法包括一种基于多重交叉注意力的特征编码结构,能有效弥补卷积神经网络固有局部性的归纳偏置导致难以充分提取全局上下文信息的不足,然后引入具有良好分类性能和效率的EffcinetNet-v2作为骨干网络,提升模型对于不良地质体特征的提取能力。结果表明:在检测精度方面,IR-TAG的mAP和F_(1)分别为84.09%和83.63%,高于其他常用深度学习模型;在检测效率方面,IR-TAG具有更小的模型大小(73.5 MB)以及更快的图像处理速度(38.87 f/s),适用于隧道施工中的不良地质体超前预报图像智能、快速检测任务。

关键词：隧道工程超前地质预报深度学习智能预测

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柔性防护系统冲击大变形视觉监测方法

振动与冲击 2024年第14期43卷 163-171页

作者：田永丁杨啸宇余志祥骆丽茹程强许浒西南交通大学土木工程学院成都610031 四川省交通厅公路规划勘测设计研究院成都610041

局域少数点位的变形监测往往难以反馈复杂柔性防护系统的实际工作形态,常造成预警误报,为此提出了基于多点分布式的柔性防护系统变形视觉采集分析方法。利用帧间光流算法实现了落石冲击下柔性防护网系统全场二维速度场识别,据此建立了... 详细信息

局域少数点位的变形监测往往难以反馈复杂柔性防护系统的实际工作形态,常造成预警误报,为此提出了基于多点分布式的柔性防护系统变形视觉采集分析方法。利用帧间光流算法实现了落石冲击下柔性防护网系统全场二维速度场识别,据此建立了速度幅值二维分布图,通过相邻帧图像的速度分布差值图实现了柔性防护系统全场冲击变形状态的实时追踪,进一步提出了复杂运动叠加情形下柔性防护网系统稠密测点变形高鲁棒性提取算法,并分析了其变形规律同时提取了最大变形量,实现了有限测点监测到无限分布式传感的突破。设计了三跨柔性防护系统足尺模型,开展了750 kJ落石冲击试验,通过高速相机非接触式监测了落石冲击防护系统全过程影像数据。研究表明:所提议方法实现了落石冲击下柔性防护系统全场变形状态非接触、全历程追踪,冲击过程包含落锤接触防护系统、最大冲击变形与触底反弹三个阶段;为验证所提方法的可靠性,提取了落石冲击下柔性防护系统跨中区域冲击大变形曲线,发现750 kJ能量冲击下柔性防护系统的最大变形量为-6.201 m,与数值模拟和理论计算结果的相对误差分别为6.19%和0.93%。所提方法实现了足尺冲击试验中柔性防护系统工作形态的远程监测,有潜力应用于落石灾害下柔性防护系统的形态评价。

关键词：柔性防护系统落石冲击冲击大变形计算机视觉技术足尺试验

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宜宾新市金沙江大桥主桥总体设计

世界桥梁 2024年第2期52卷 1-6页

作者：田波周霆梁健四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中... 详细信息

宜宾新市金沙江大桥主桥为(304+680+304)m双塔双索面钢桁梁斜拉桥,采用半飘浮体系,在桥塔横梁顶设置含限位功能的纵向阻尼器,两岸边跨各设置1个辅助墩。桥塔采用宝瓶形钢筋混凝土塔,四川岸和云南岸塔高分别为290.2 m和297.5 m,由上、中、下塔柱和上、中、下横梁及下塔柱横向连接隔板组成。主梁采用钢桁梁与钢-混组合桥面板的板桁结合型式,主桁横向中心距28 m,桁高6.8 m,标准节间长6.8 m,上、下弦杆与腹杆呈“N”形布置,采用焊接整体节点。桥面板采用钢-混组合桥面板。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线体系,疲劳应力幅280 MPa,斜拉索在主桁上采用锚拉板锚固方式,在桥塔上采用钢锚梁锚固方式。采用桥面全回转吊机进行主桁、横桁单元件安装;钢-混组合桥面板滞后主梁2个节段施工。

关键词：斜拉桥宝瓶形桥塔塔柱横向连接隔板钢桁梁钢-混组合桥面板环氧喷涂钢绞线斜拉索桥梁设计

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大跨度上承式钢管混凝土拱桥受力性能分析

铁道工程学报 2024年第1期41卷 32-38页

作者：李子特王根会樊江武维宏李晓钟兰州交通大学兰州730070 甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司兰州730010

研究目的:为系统地掌握西北地区大温差、峡谷风、高震区共存的复杂建设条件下上承式钢管混凝土拱桥的力学性能,以一座净跨400 m的公路同类型拱桥为例,按照现行设计规范,采用统一模量法建立三维杆系有限元模型,对概率极限状态设计方法要... 详细信息

研究目的:为系统地掌握西北地区大温差、峡谷风、高震区共存的复杂建设条件下上承式钢管混凝土拱桥的力学性能,以一座净跨400 m的公路同类型拱桥为例,按照现行设计规范,采用统一模量法建立三维杆系有限元模型,对概率极限状态设计方法要求的静力性能、稳定性、动力特性、抗震性能的组合工况进行全面、系统地分析和计算,为同类型桥梁设计提供参考。研究结论:(1)温度效应大于汽车荷载效应,拱脚处横风效应突出;(2)双向偏压、偏拉组合受力为单弦杆控制设计状态,拱顶为桁式拱肋承载力的薄弱位置;(3)腹杆、横撑、平联等构件与弦杆构造匹配性较好时,承载力及疲劳性能等易满足受力需求;(4)温度、徐变预拱度比车道荷载大很多;(5)主拱圈在材料、几何、双重非线性下稳定性分别下降了5.5%、11.9%、17.1%;(6)振型相对密集、频率值较小,主振型为面外弯扭振动,具有多方向和多角度耦联性;(7)时程分析结果大于反应谱分析结果,但小于静力工况,拱桥抗震性能好;(8)上承式钢管混凝土拱桥在复杂建设条件下具有良好的受力性能。

关键词：钢管混凝土拱桥静力性能稳定性非线性动力特性抗震

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3车道瓦斯隧道通风流场及瓦斯运移规律研究

隧道建设（中英文） 2024年第5期44卷 1029-1044,I0062-I0077页

作者：陈治宇杨枫谢可林国进杨文波何川西南交通大学土木工程学院四川成都610031 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041 四川川黔高速公路有限公司四川泸州646500

为有效进行大断面公路瓦斯隧道施工期通风降气,以古金高速公路大梁子隧道工程为依托,采用SCDM软件建立2台阶带仰拱的计算模型,使用Fluent软件进行数值模拟,揭示在不同台阶长度、风筒出风口距掌子面距离、双风筒布设形式下,隧道掌子面及... 详细信息

为有效进行大断面公路瓦斯隧道施工期通风降气,以古金高速公路大梁子隧道工程为依托,采用SCDM软件建立2台阶带仰拱的计算模型,使用Fluent软件进行数值模拟,揭示在不同台阶长度、风筒出风口距掌子面距离、双风筒布设形式下,隧道掌子面及附近区域的通风流场特征和瓦斯运移规律,并结合现场监测数据进行验证。研究结果表明:1)流场在通风20 min后基本稳定,上台阶和仰拱段会形成涡流阻碍瓦斯的运移、扩散和稀释,在风筒非对称布设情况下,掌子面风筒对侧的墙角处出现瓦斯积聚现象;2)隧道内通风降气效果的敏感性影响因素排序为双风筒及布设形式>风筒出风口距掌子面距离>台阶长度,建议优先采用双风筒同侧布设送风,其次调整风筒出风口距掌子面距离为20~25 m和台阶长度为15~20 m;3)采用双风筒同侧布设通风时,掌子面及附近区域风速提高、瓦斯体积分数大幅降低,且施工现场开展的送风试验与数值计算结果吻合度高,验证了双风筒同侧送风的可靠性。

关键词： 3车道公路隧道瓦斯隧道大断面隧道通风方式双风筒布置形式瓦斯运移规律

覆盖型边坡-锚索抗滑桩动力学特征演化规律与成因机制的大型振动台试验研究

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铁道学报 2024年第9期46卷 156-163页

作者：连静温浩童心豪张凯文马洪生重庆大学土木工程学院西南交通大学土木工程学院四川省公路规划勘察设计研究院有限公司

设计完成覆盖型边坡-锚索抗滑桩系统的大型振动台试验，从加速度场、覆盖层-基岩交界面、覆盖层内部以及覆盖层表面四个维度对覆盖型边坡动力学特征演化机制进行系统研究。结果表明：地震动作用下，坡体后缘和坡面形状转折区域首先出现... 详细信息

设计完成覆盖型边坡-锚索抗滑桩系统的大型振动台试验，从加速度场、覆盖层-基岩交界面、覆盖层内部以及覆盖层表面四个维度对覆盖型边坡动力学特征演化机制进行系统研究。结果表明：地震动作用下，坡体后缘和坡面形状转折区域首先出现浅层局部破坏，随后覆盖层后缘出现拉伸开裂破坏，不断向深部扩展，覆盖层-基岩交界面上的剪切破坏点逐渐向覆盖层中前部的锁固段扩展，后缘覆盖层向前挤压诱发深层整体滑动，最终滑体从剪出口滑出形成滑坡；临空面方向、竖直方向峰值加速度具有明显趋表放大效应且随高程增加逐渐增强，在坡面转折处和覆盖层后缘易出现加速度集中区；地震动强度较小时，临空面方向峰值加速度放大系数分布近似与坡面的几何形状一致，随着地震动强度增大，覆盖层-基岩交界面贯通后，临空面方向、竖直方向加速度放大效应在覆盖层表面呈对称分布。覆盖型高陡边坡进行支挡结构抗震设计时，建议按照水平安评地震动峰值的3～4倍和竖向安评地震动峰值的2～3倍对坡面转折处防护结构进行局部加强设计。

关键词：基覆型边坡振动台试验动力学特征演化规律成因机制

山区公路顺层边坡首次失稳长度影响因素及确定方法

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自然灾害学报 2024年第5期33卷 48-60页

作者：向波罗晗玲邬凯冯君张乐顾涛张俊云四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

西部山区公路建设中常遭遇顺层边坡,其首次失稳长度L_(c)是失稳机制及加固设计的关键参数,现有L_(c)确定方法存在一定局限性。依托31个四川盆周山区公路顺层边坡失稳案例,系统调查坡体结构特征(岩层倾角α、边坡走向与岩层走向的夹角θ... 详细信息

西部山区公路建设中常遭遇顺层边坡,其首次失稳长度L_(c)是失稳机制及加固设计的关键参数,现有L_(c)确定方法存在一定局限性。依托31个四川盆周山区公路顺层边坡失稳案例,系统调查坡体结构特征(岩层倾角α、边坡走向与岩层走向的夹角θ和坡长L)及外在灾变诱因(切层厚度D和降雨量Q)对首次失稳长度的特征,并结合数值分析,探讨顺层边坡首次失稳长度的主要影响因子及确定方法,建立更加完善的多因素首次失稳长度的拟合关系式。结果表明:顺层边坡破坏主要发生在θ≤30°范围,坡体双面临空甚至三面临空时,θ>30°的顺层边坡也发生失稳;L_(c)随L的增大而增大,且L_(c)/L等于0.3~1.0;L_(c)/D介于3~24之间,不含软弱夹层时L_(c)/D等于3~10;α在12°~35°时,顺层边坡稳定性最差,且L_(c)/D随α的增大而减小;降雨对顺层边坡的失稳诱发源于软弱夹层的饱水软化,汛期开挖是含软弱夹层顺层边坡失稳的灾变诱因。边坡首次失稳长度影响因子敏感度从大到小排序为:①含软弱夹层边坡:岩层倾角、坡长、切层厚度、内摩擦角、黏聚力、弹性模量、开挖高度;②无软弱夹层边坡:岩层倾角、内摩擦角、切层厚度、黏聚力、坡长。提出的走向夹角折减系数和多因素首次失稳长度计算公式对边坡破坏范围的确定有指导意义。

关键词：顺层边坡四川盆周公路首次失稳长度影响因素拟合关系式