摘要:为实现车流过桥时的伸缩缝动力分析，针对桥梁-伸缩缝体系中主梁与伸缩缝尺寸相差悬殊、伸缩缝构造复杂、常规建模无法兼顾细部分析和计算效率的问题，提出桥-缝一体“十”字建模思路，建立了车-桥-缝分析系统，探究车流动态因素对伸缩缝动力响应的影响.首先，在厘清伸缩缝内部结构和构件运动关联的基础上，提出桥梁单元纵向划分、伸缩缝单元横向划分及梁端-伸缩缝多点约束有机连接的桥-缝一体“十”字建模思路，并建立背景桥梁的桥-缝一体有限元模型；其次，移动车辆荷载化并通过程序调用、编制衔接程序，实现车-桥-缝分析程序的贯通；最后，基于交通荷载调查数据，构建典型车流荷载工况，探究车重、车速、车辆分布等车流动态因素对车-缝结构的动态响应影响.结果表明：1）基于“十”字建模思路建立的桥-缝一体有限元模型，既满足计算效率又兼顾伸缩缝的细部构件.2）斜拉桥主梁跨中竖向位移与桥上移动车辆的车重有显著的正相关性，而与车速的相关性较弱；车列的车间距由50 m减小到30 m，主梁跨中竖向位移极值增大约34%，桥梁所受车辆荷载越集中，主梁跨中竖向位移越大.3）伸缩缝从梁端到固定端的中梁累计滑移行程逐渐减小；单车工况下，车速、车重与伸缩缝纵向位移均呈正相关关系；车列工况时，伸缩缝的纵向位移最大值与车间距存在负相关性；车辆制动对伸缩缝动力响应的影响非常显著，对应伸缩缝1#中梁纵向位移响应是正常跑车工况的3.97倍.

摘要:为了更加合理地评价悬索桥隧道式锚碇的承载能力，探究隧道锚在动荷载作用下的失效过程，借助有限差分软件建立数值模型，提取并分析接触面应力应变分布形式，并与静力作用下结果进行对比，建立不同工况研究锚塞体参数与动荷载参数对承载力的影响.研究结果表明，动荷载作用下，锚岩接触面应力与位移分布形式与静载类似，但幅值与增长速率明显大于静载状态，拱顶方向和右拱脚向位移增加幅度分别达到36%和112%，且二者在7倍静力荷载幅值作用下，达到其位移差异变化的“门槛值”0.30 mm；动荷载作用下，隧道锚的极限承载力随着锚塞体扩展角、长度以及间距的增加均有所增加，其几何参数敏感性排序由高到低为锚塞体长度、锚塞体扩展角、锚塞体间距，动荷载频率对承载力的影响较小，动荷载作用下隧道锚极限承载力出现明显降低，平均降低幅度约为21%.动荷载作用下隧道锚承载性能及影响因素的敏感性分析为实际工程中隧道锚极限承载力的优化设计提供了参考.

摘要:以拟建的某主跨808 m公铁双层斜拉桥为工程依托，采用节段模型风洞试验研究不同攻角下双层桁架梁断面的涡振性能及5种气动控制措施的抑振效果，结合计算流体动力学（CFD）静态绕流模拟，对比分析双层桁架梁断面的涡振机理及控制方法. 研究表明：主梁断面原设计方案在+3°和0°风攻角下存在明显的竖向和扭转涡振现象，且振幅超过规范允许值；间隔封闭上层桥面栏杆或增设抑流板可有效抑制主梁扭转涡振，但竖向涡振振幅仍不满足规范要求；上弦杆外侧增设风嘴可有效抑制主梁竖向和扭转涡振，而下弦杆外侧增设风嘴对主梁涡振抑振效果有限. 气流经主梁原设计断面上层桥面分离后，在其上下表面形成周期性脱落的大尺度旋涡，并在上层桥面后部再附，这是主梁发生竖向涡振的主要诱因；上弦杆外侧增设风嘴可引导气流平稳通过上层桥面，消除了周期性的旋涡脱落，并在其上表面形成一段狭长“回流区”，从而有效抑制了涡振的发生.

摘要:现有关于环境温度影响桥梁自振频率特性的研究通常针对特定桥梁，其通用性受到了一定的限制.鉴于混凝土梁式桥是应用最广泛的桥梁类型，本文从自振频率解析解出发，推导了混凝土梁式桥自振频率和温度关系的通用迭代计算公式，并通过数值算例和环境耦合箱模型试验进行验证.结果表明：环境温度对桥梁自振频率的影响不可忽视，所提出的桥梁自振频率迭代计算公式能有效考虑环境温度的影响，可用于计算实际温度作用下的混凝土梁式桥的频率.

摘要:基础河床冲刷逐渐成为水工建筑物等结构破坏的主要原因，传统分析方法基于欧拉网格法模拟，易出现网格畸变、计算不收敛等情况，降低了计算效率与精度.基于拉格朗日坐标系下无网格光滑粒子元法（Smoothed Particle Hydrodynamics，SPH）对河床冲刷过程进行数值模拟；将泥沙相视为非牛顿流体，分为沉积物、推移质、悬移质三种状态；引入Drucker-Prager与Shields应力模型作为泥沙状态转化判断准则，为不同状态泥沙粒子赋予不同流变特性，使计算结果可准确描述水-沙耦合过程. 提出了基于SPH多相流模型的河床冲刷数值仿真改进算法，编写了泥沙冲刷计算模块，采用GPU进行计算加速，最后将所得数值水槽模型与Louvain溃坝试验及其他同类仿真结果进行对照. 结果表明：本文模型能够更为准确地反映冲刷发展整体趋势；各时刻自由液面、水-沙交界面轮廓均方根误差均在合理范围内；数值模型与试验结果吻合度较高.

摘要:针对连续箱梁桥因自重过大导致开裂严重的工程难题，提出了一种PC梁（Prestressed Concrete，PC）与钢-UHPC（Ultra-High Performance Concrete， UHPC）组合梁结合的新型混合式连续梁桥. 为探明新型桥梁中UHPC层的受力特性及其对钢-混结合段传力机理的影响，以滨州黄河大桥为工程背景，首先建立了Midas整体计算模型，获得了结构在承载能力极限状态下的内力，然后采用ANSYS分别建立了无UHPC层和有UHPC层两种构造的钢-混结合段有限元局部模型，对比了两个构造结合段的受力特点及传力机理，分析了UHPC层的受力特性. 计算结果表明：1）除了部分应力集中区域外，新型结构各部分应力均低于强度设计值，满足设计要求；2）最不利弯矩作用下，新型结构的钢箱梁顶板最大拉应力得到显著降低，可显著延长钢结构的疲劳寿命；3）新型结构的混凝土梁顶板在交界面处的应力下降了约5%~29%，可改善混凝土开裂现象；4）UHPC层的最大拉应力和压应力均低于其设计强度，满足规范要求，且UHPC层能分担4%~10.9%的结合段截面弯矩.

摘要:典型Π型开口断面与传统流线型箱梁相比，其截面钝化程度高，很容易发生涡振现象.本文通过同步测振测压风洞试验和计算流体动力学（CFD）相结合方法对典型开口断面表面压力分布特征和气动力不同分量、滞回特性等非线性现象展开研究.首先对涡振锁定区间内不同时期表面分布压力的演化特征进行分析，其次通过CFD动网格方法实现断面流固耦合分析.在此基础上，采用希尔伯特振动分解（HVD）方法对涡激振动过程中气动力不同分量进行分解.结果表明：开口断面上表面平均压力在前缘部分，处于负压区，气流在此发生分离，在涡振极值点时，脉动压力在0.1＜X/B＜0.3区域变化最为剧烈，表明旋涡脱落强度在该区域最大，并且分析发现该开口断面气动力具有明显高阶分量.由于高阶谐波分量的存在，气动力非线性程度不断加深，气动力各阶分量在整个振动周期内做功具有不同的特点.其中，气动力一阶分量F1在振动周期内，做功呈现曲回上升的形式，整体上表现为增加趋势，气动力二阶分量F2的滞回曲线呈现复杂的“8”字环形状，可以忽略三阶及以上分量对涡振系统的影响.

摘要:拉索是斜拉桥的关键承载构件，其受力状态是评估桥梁安全状态的重要指标，准确测量拉索索力是保障桥梁结构安全的重要环节. 基于此，建立一套可实现远距离、无靶标、高精度的斜拉索索力识别系统. 该系统利用改进的直线检测（Line Segment Detector， LSD）算法对拉索进行追踪，从而识别拉索的振动信息；再通过模态分解（VMD）离散出斜拉索的有效振动信号，得到斜拉索的频率信息；最后利用振动频率法，从斜拉索的频率信息来估算出斜拉索的索力. 在实验室条件下对长细比较大、像素占比较少的钢尺模型以及在大跨度斜拉桥上对斜拉索索力进行识别对比，确定了改进的LSD算法以及该系统对索力识别的精确性及鲁棒性. 在钢尺模型试验中，改进的LSD算法识别到的钢尺振动信息与激光位移计对比误差仅为0.63%；在大跨度斜拉桥上的试验中，该系统识别到斜拉索的索力与接触式传感器对比误差小于3.0%. 以上两个试验结果表明，本文提出的系统能够在复杂的实际工程现场环境中对斜拉索索力进行高精度识别.

摘要:为了研究节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁的抗剪性能，制作两片缩尺试验梁，包括节段拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和相同尺寸的整体浇筑变截面波形钢腹板连续箱梁. 通过静力试验和数值分析，得到了节段拼装梁的剪应力分布规律、波形钢腹板承剪比例等. 结果表明：在中跨对称加载作用下，中跨1/4位置处节段拼装梁与整体梁波形钢腹板的剪应力沿梁高方向均匀分布，节段拼装梁的剪应力值要大于整体梁的相应值. 推导出节段拼装变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算公式，并考虑施工工艺对剪应力的影响，通过与实测值对比验证公式的准确性. 两片试验梁的波形钢腹板的承剪比受荷载影响较小，保持一个恒定的比例；两片试验梁在中支座位置处的钢腹板承剪比均为50%，并沿着试验梁纵向方向向两侧不断增大；在中跨1/4位置，节段拼装梁钢腹板的承剪比达到85%以上，整体梁的钢腹板在该位置的承剪比在75%左右，两片试验梁在边跨相应位置承剪比相差不大. 将适用于节段拼装混凝土箱梁的AASHTO接缝抗剪强度计算公式乘0.9可用于接缝截面抗剪承载力计算；上述公式值与试验值、有限元结果的误差在5%左右，可以较好地预测钢混组合结构胶接缝的抗剪强度.

摘要:随着城市交通的快速发展，对其建设要求越来越高，城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性，进行了灌浆套筒连接（Grouting Sleeve，GS）、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接（Grouting Sleeve and Steel-tube，GSS）装配式墩和钢筋混凝土现浇（Reinforced Concrete，RC）墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线，并与试验结果进行对比，分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明：GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主，而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移，呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力，增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱，GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线，研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.