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直接基于位移的非规则减隔震桥梁抗震设计

振动与冲击 2024年第3期43卷 128-135页

作者：武少威项敬辉李建中陈旭同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥... 详细信息

根据性能抗震设计的思想,提出一种高低墩减隔震桥梁直接基于位移的抗震设计方法,该方法可设计各桥墩配筋率及支座参数,使纵桥向地震作用下各墩保持弹性、各支座达到相同的损伤状态,并实现地震剪力或墩底弯矩的均匀分配。以某工程背景桥梁为例进行直接基于位移的设计,并建立有限元模型进行非线性时程分析,比较两者结果,验证所提方法的有效性。此外,对比了剪力均匀和墩底弯矩均匀这两种地震力分配方式下桥梁的地震响应。对于各墩采用相同截面尺寸和配筋的减隔震桥梁,当按照该方法进行设计时,推荐采用墩底弯矩均匀的地震力分配方式,该分配方式能更好的发挥材料性能、节约工程造价,但同时应保证墩高较低的桥墩有足够的抗剪能力。

关键词：桥梁工程非规则桥梁减隔震桥梁基于位移的设计基于性能的设计

不同连接构造的预制拼装钢管混凝土桥墩数值模拟与地震响应特点

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振动与冲击 2024年第7期43卷 134-143页

作者：陈挺地王胜斌冯克岩李建中同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司合肥231262 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

无黏结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩主要包括承插连接与混合连接两种承台连接方式。为比较两种不同连接构造下桥墩的地震响应特点,采用OpenSees软件分别建立了桥墩有限元模型,其中,承插连接钢管混凝土桥墩模型能够考虑插入承台部分钢... 详细信息

无黏结预应力节段拼装钢管混凝土桥墩主要包括承插连接与混合连接两种承台连接方式。为比较两种不同连接构造下桥墩的地震响应特点,采用OpenSees软件分别建立了桥墩有限元模型,其中,承插连接钢管混凝土桥墩模型能够考虑插入承台部分钢管与周围混凝土的黏结滑移、钢管局部屈曲以及屈曲后撕裂等过程,而混合连接钢管混凝土桥墩模型能够再现出接缝的摇摆行为;并通过与相关拟静力试验数据结果进行对比,验证了两种数值模型的有效性;随后,以一座4跨连续梁桥为背景,分别研究了采用混合连接、无预应力承插连接和预应力承插连接桥墩桥梁结构在地震作用时的响应特点。结果表明:两种承插连接桥墩的墩底钢管在地震动峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)约0.4 g时发生屈曲,并伴随水平刚度下降和残余位移增大,且配置无黏结预应力的承插连接桥墩钢管屈曲引起的损伤程度更大,随着地震动输入进一步增大,预应力为桥墩提供的自复位能力逐步增加,在PGA=0.6 g时,预应力承插连接桥墩的残余位移仅为无预应力桥墩的62%。此外,配置混合连接桥墩的桥梁在地震作用下损伤较小,残余漂移比小于0.2%,比承插连接桥墩更优的自复位能力。

关键词：桥梁工程钢管混凝土(CFT)桥墩承插连接(SC) 混合连接(HC) 有限元模型地震响应

沥青混合料目标配合比级配优选的灰度模型评价法

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哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 11-18,36页

作者：程郅策纪伦郭宏斌郝晟谭忆秋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 吉林省路桥工程(集团)有限公司长春130062 天津市政工程设计研究总院有限公司天津300392

沥青混合料目标配合比级配组成设计时有多种选择,存在如何获得最优级配的问题,这关乎配合比设计的质量,直接影响铺面质量和路面的服役寿命,为此需要一种科学方法进行级配优选。基于优选理论,分析混合料性能指标特征,构建非定量指标、常... 详细信息

沥青混合料目标配合比级配组成设计时有多种选择,存在如何获得最优级配的问题,这关乎配合比设计的质量,直接影响铺面质量和路面的服役寿命,为此需要一种科学方法进行级配优选。基于优选理论,分析混合料性能指标特征,构建非定量指标、常规定量指标及路用性能指标3层次优选指标体系;设计3组典型级配,开展典型性能试验和分析,得到各评价指标值;采用德尔斐专家调查法进行隶属度、盲度分析和总体认识度指标赋权;采用灰度模型理论,对评价指标进行归一化处理,对各指标进行关联度分析,逐级对灰度模型体系进行综合评价和排序,根据排序结果最终选出最优的目标配合比级配。研究中,提出了灰度模型分析法的指标体系和流程,并讨论了方法中分辨系数的取值对优选结果的影响。结果表明:该方法可系统全面分析级配组成对应的性能指标体系,可筛选出符合路用性能指标的最优特征,可为沥青混合料目标配合比设计的级配优选提供一种有效技术方法。

关键词：沥青混合料目标配合比级配优选灰度模型关联度

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面向数据驱动的城市绕城高速收费站短时交通流预测

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测绘科学 2024年第2期49卷 175-186页

作者：帅春燕杨锰高伦邹辉昆明理工大学交通工程学院昆明650500 天津市政工程设计研究总院有限公司云南设计研究院昆明650224

为了进一步提升城市绕城高速收费站交通流的预测精度,根据收费站交通流的特点,该文提出了一种基于变分模态分解(VMD),长短时记忆网络(LSTM)以及支持向量回归(SVR)的城市绕城高速收费站短时交通流量预测模型,并引入遗传算法对模型中的LST... 详细信息

为了进一步提升城市绕城高速收费站交通流的预测精度,根据收费站交通流的特点,该文提出了一种基于变分模态分解(VMD),长短时记忆网络(LSTM)以及支持向量回归(SVR)的城市绕城高速收费站短时交通流量预测模型,并引入遗传算法对模型中的LSTM模块和SVR模块相应的输入参数进行优化。模型中的VMD模块将原始交通流量序列分解为具有不同频率的时间序列分量和随机分量。其中第一个主要分量和随机分量分别反映了原始交通流序列的整体日变化趋势、季节变化趋势和随机干扰信息,其他分量反映了具有不同频率周期的交通流变化规律。然后,引入LSTM和SVR模型分别对不同分量进行逐一预测,并将所有分量的预测值相应叠加从而得到原始交通流量序列的最终预测结果。基于贵阳市绕城高速收费站联网收费数据,选取贵阳北主线、金华主线、上麦、贵阳东、曹关、贵阳南、石板哨、秦棋等8个收费站进行了实例验证,发现相比于KNN、BP、SVR、LSTM和ARIMA模型,在同一参数组合下,VMD-LSTM-SVR模型的MAPE均值为11.30%,且MAE和RMSE均为最低,R~2和Accuracy均为最高。这表明,提出的VMD-LSTM-SVR模型不仅具有良好的预测性能,而且还具有良好的泛化性。

关键词：智能交通收费站短时交通流量预测变分模态分解长短时记忆神经网络支持向量回归遗传算法

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沉管隧道新型剪力杆组合结构的抗剪应用研究

中国公路学报 2024年第3期37卷 356-370页

作者：叶亮陈鸿禹海涛陈正杰张巍张乐乐广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510010 上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海200235 同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 碧桂园控股有限公司广东佛山528312 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200082

为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开... 详细信息

为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开展剪力杆组合结构单杆、多杆剪切试验,测量剪切荷载、接头相对错动、钢套筒应变和钢筋应力,研究其抗剪性能。以大连湾海底沉管隧道工程为依托,基于材料塑性损伤本构模型,考虑节段接头的细部构造,根据剪力杆组合结构剪切试验对数值仿真方法的有效性进行验证。利用数值模拟研究了节段接头水平向、竖直向剪切,绕横轴、竖轴弯曲的变形规律和破坏特征,进一步建立三维仿真模型,研究剪力杆组合结构在大连湾海底沉管隧道工程中的工作情况。研究结果表明:剪力杆组合结构的失效由剪力杆的剪断破坏控制,破坏延性特征明显。剪力杆破坏荷载-位移关系可以分为弹性、塑性加强和塑性破坏3个阶段。接头存在间隙时,剪力杆组合结构破坏屈服特征明显。剪切试验数值结果与现场试验结果吻合良好。节段接头数值试验揭示,在剪切、弯曲作用下接头破坏过程较为复杂,且均呈现出阶段性特征。基于接头损伤分析,提出了节段接头位移安全评价指标。对控制工况下的三维全长数值模型的节段接头计算位移指标进行安全评价,评价结果显示,剪力杆组合结构适用于大连湾海底沉管隧道工程并具有良好的经济性。

关键词：隧道工程沉管隧道剪切试验抗剪性能剪力杆节段接头剪力键

基于ANSYS的谐荷载下钢弹簧浮置板轨道宽频振动分析

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铁道标准设计 2024年

作者：张之潮李莉李洪晓叶长鑫刘存真同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室天津市政工程设计研究院总院有限公司

基于ANSYS建立包含钢轨、扣件、轨道板、钢弹簧及其支撑层的浮置板轨道三维模型，旨在探究其在2000 Hz内承受静、动谐荷载时的振动特性。分频导纳分析揭示钢轨与浮置板的动态响应规律。分析结果显示，受跨中谐荷载作用时，钢轨在9 ，147... 详细信息

基于ANSYS建立包含钢轨、扣件、轨道板、钢弹簧及其支撑层的浮置板轨道三维模型，旨在探究其在2000 Hz内承受静、动谐荷载时的振动特性。分频导纳分析揭示钢轨与浮置板的动态响应规律。分析结果显示，受跨中谐荷载作用时，钢轨在9 ，147，1122 Hz处呈现3个明显振动峰值，分别对应于浮置板浮沉、扣件浮沉以及钢轨pinned-pinned共振。在低于120 Hz的频段内，浮置板的振动对整体系统的影响较为显著；而在300 Hz以上的高频段，钢轨的振动成为主导。双侧钢轨在不同幅值移动谐荷载的响应表明，荷载耦合效应导致激励频率处的振动响应出现峰值分叉。同时，浮置板的前三阶固有频率处出现共振峰和反共振谷，体现扣件离散支撑参数的激励特征。当两侧荷载不均衡时，非对称力矩使得受力较小侧钢轨和浮置板在大部分频段内的振动响应更为剧烈。

关键词：钢弹簧浮置板宽频振动谐荷载 ANSYS仿真位移导纳

基于离散元的垂直顶升诱发上覆地层破坏响应分析

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地下空间与工程学报 2024年第S1期20卷 429-439页

作者：徐世杨王一兆杨春山张荣辉广州地铁设计研究院股份有限公司广州510010 广州市市政工程设计研究总院有限公司广州510060

为探明盾构竖井垂直顶升施工上覆地层破坏响应机制,建立了盾构竖井在砂质黏土中垂直顶升的颗粒流足尺模型,在对比相关试验结果验证模型合理性基础上,从细观层次探讨了顶升过程中上覆地层的破坏历程、破坏形态及顶升阻力的变化规律,开展... 详细信息

为探明盾构竖井垂直顶升施工上覆地层破坏响应机制,建立了盾构竖井在砂质黏土中垂直顶升的颗粒流足尺模型,在对比相关试验结果验证模型合理性基础上,从细观层次探讨了顶升过程中上覆地层的破坏历程、破坏形态及顶升阻力的变化规律,开展了覆土厚度与顶升速度对土层破坏响应的影响性分析。结果表明:(1)顶升阶段上覆土经历三角形受压区形成→受压区内颗粒黏结破坏→黏结破坏区域扩展→局部剪切滑移破坏→破坏面贯通地表的破坏历程,上覆土层可划分为隆起区、挤密区及裂隙区3个区域;(2)竖井端阻力先后经历显增段和渐降段,顶升至h/16(h为上覆土层厚度)时达到峰值,随后逐渐减小并趋于稳定,竖井侧摩阻力呈现先增大后减小的交替循环过程,呈波动趋势,端阻力显著大于侧摩阻力;(3)覆土厚度较大时最先受到顶升影响的地表区域位于竖井两侧,并非竖井正上方区域;(4)顶升速度较大时上覆土层发生“刺入破坏”,出现较窄的剪切带;(5)顶部破坏范围与覆土厚度呈二次函数增大,与顶升速度呈二次函数递减,端阻力与覆土厚度、顶升速度均呈同向线性关系。

关键词：垂直顶升上覆地层破坏响应离散元

地震作用下梁桥纵向阻挡型装置防落梁效果研究

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振动工程学报 2024年

作者：高浩原王胜斌项敬辉李建中齐新同济大学土木工程防灾国家重点实验室安徽省交通控股集团有限公司天津市政工程设计研究总院有限公司上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

地震中桥梁的落梁破坏会导致交通完全中断，震后需要拆除重建，会造成巨大经济损失。为防止地震中的落梁破坏，国内外桥梁抗震规范均要求桥梁采用防落梁装置，但对于防落梁装置的限位和防落梁效果却鲜有研究。本文以采用纵向阻挡型防落... 详细信息

地震中桥梁的落梁破坏会导致交通完全中断，震后需要拆除重建，会造成巨大经济损失。为防止地震中的落梁破坏，国内外桥梁抗震规范均要求桥梁采用防落梁装置，但对于防落梁装置的限位和防落梁效果却鲜有研究。本文以采用纵向阻挡型防落梁装置的梁桥为背景，开展阻挡型防落梁装置的限位和防落梁效果研究。介绍了纵向阻挡型防落梁装置的工作原理。在此基础上，针对一座五跨简支梁桥，考虑混凝土挡块这一典型纵向阻挡型防落梁装置的非线性力学行为及其与下部结构的碰撞效应，研究在不同的地震动强度下纵向挡块的限位和防落效果，分析、比较了挡块强度、间隙以及设置橡胶垫对于限位和防落梁效果的影响。研究表明：纵向阻挡型装置的防落梁效果与其自身强度、初始间隙密切相关，同时也受地震动强度的影响；合理的装置强度和初始间距，有利于减小碰撞力或碰撞次数，降低落梁风险，并将桥墩损伤控制在理想范围内；在防落梁装置和下部结构的碰撞接触面设置缓冲橡胶垫可有效减小碰撞力和桥墩损伤。

关键词：地震纵向阻挡型防落梁碰撞

基于分子动力学的胶粉改性沥青与集料界面黏附性能研究

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公路 2024年第4期69卷 273-279页

作者：张兴宇孟维伟王帅陈永昊中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津市300074 陕西省交通规划设计研究院有限公司西安市710061

胶粉改性沥青与集料之间的界面黏附性对沥青路面的耐久性、高温稳定性具有重要影响。基于分子动力学模拟,构建由基质沥青、天然橡胶沥青、顺丁橡胶沥青、丁苯橡胶沥青(15%掺量)与4种矿物组分(石英、方解石、钠长石、微斜长石)两两组成... 详细信息

胶粉改性沥青与集料之间的界面黏附性对沥青路面的耐久性、高温稳定性具有重要影响。基于分子动力学模拟,构建由基质沥青、天然橡胶沥青、顺丁橡胶沥青、丁苯橡胶沥青(15%掺量)与4种矿物组分(石英、方解石、钠长石、微斜长石)两两组成的界面模型,从分子尺度上探究其界面黏附性影响规律。结果表明:常温状态下,集料本身的特性是影响其与沥青黏附性的关键,一般碱性集料优于酸性集料;同为15%掺量的3种胶粉改性沥青对其与矿物之间黏附强度的改善作用排序为顺丁橡胶>丁苯橡胶>天然橡胶;15%顺丁橡胶能显著改善微斜长石与沥青的黏附强度,15%丁苯橡胶能够显著提高方解石与沥青之间的黏附强度;若集料中钠长石含量较高,可通过适当增加沥青用量来提高黏附性。通过分子动力学技术可以更深入探查胶粉沥青与集料的界面作用机制,从而针对性地提出改善橡胶沥青与集料黏结作用的方法,为实际工程应用提供参考。

关键词：胶粉改性沥青分子动力学集料界面黏附性能