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基于主梁损伤的预应力混凝土斜拉桥力学性能退化机理研究
刘继文;杨广军;姜作仟;杨世龙;宋涛;为研究车辆及外界因素作用下预应力混凝土斜拉桥主梁力学性能的退化机理,将斜拉索等效为弹性支承,以等效三跨连续梁为基本结构,推导主梁损伤后拉索索力、主梁弯矩及挠度退化规律的解析表达式。研究结果表明:主梁损伤后靠近主梁损伤处的拉索索力增大;主梁损伤后主梁弯矩及挠度变化主要发生在受损跨。算例验证本文给出的主梁损伤后的预应力混凝土斜拉桥力学性能退化理论计算结果的有效性,可用于主梁损伤后斜拉桥主梁力学性能评估。
悬吊桥面系拱桥加固改造安全性分析
张运清;吴军鹏;赵庆云;刘康;为改善以横梁受力为主的悬吊桥面系拱桥受力状态,采用更换吊杆及增设钢管桁架纵梁加固改造方案,以一座系杆拱桥为背景,在恒载、活载、温度荷载组合下分析加固改造后的拱桥结构动力性能。结果表明:吊杆断裂后对同侧相邻吊杆内力影响较大,满足规范规定的3倍安全系数,与断裂吊杆距离越远,对其余吊杆内力影响越小,对断裂吊杆异侧吊杆内力影响较小;吊杆断裂对系梁位移影响明显;对吊杆断裂后钢管桁架的关键部位进行受力验算,结果满足《钢结构设计标准:GB 50017—2017》要求,该加固改造方案确保吊杆断裂后剩余结构的安全性。
地基承载力不足时桥梁施工支架变形规律分析
马文龙;吴国华;董舒静;展玉华;赵瑜隆;为预测支架稳定状况,实现有效预警,采用有限元软件MIDAS CIVIL对桥梁承插形盘扣支架进行建模,模拟单点沉降与区域性沉降工况下支架结构的响应特征。采用现场桥梁原位试验法,将模拟数据与实际测量的支架变形数据进行对比分析,论证采用角度变化阈值进行预压和浇筑过程监控的可行性,并获得支架关键位置的变形规律。结果表明:陀螺仪实际测量的支架变形数据接近模拟数据,施工过程监控角度变化阈值可行。地基承载力不足导致3种不同的沉降工况:一是单点地基承载力不足时,对支架结构中间部分底部平面的四顶角支撑杆实施节点强制位移,4个测点角度变化明显但未超预警阈值,沉降发生在支座底部受支座反力最大的位置;二是部分区域地基承载力不足时,对支架结构的中间部分、左侧部分和右侧部分实施节点强制位移,对关键监测断面产生显著影响,局部结构位移变化明显,角度变化量均在允许阈值内,浇筑工况下部分区域地基承载力不足时的位移折减率和角度递减率变化较小;三是各测点所在杆件底部地基承载力不足时,对监测断面底部节点同步施加节点位移,主要沉降发生在测点底部和周边底部区域,角度阈值随荷载增大而增大,验证基于角度阈值的沉降识别与预警方法的有效性。
微型电动车制动能量再生模拟试验系统建模与仿真
周壮;周长峰;王利民;徐泽;为准确模拟微型电动车制动能量再生工况,采用软件MATLAB/Simulink搭建微型电动车制动能量再生试验系统模型,进行制动能量再生仿真分析,计算驱动电机在强制动和弱制动模式下微型电动车的制动能量再生效率。仿真结果表明:该微型电动车加速踏板开度为95%时,驱动电机在强、弱制动工况下的制动能量再生效率分别为60.4%和14.6%,期望强、弱制动能量再生效率分别为60.0%、15.0%,二者基本吻合;制动减速度越大、制动再生时间越长,制动再生能量越大,驱动电机强制动模式可增大制动再生能量,延长微型电动汽车的续驶里程。
高模量沥青混合料在长寿命沥青路面的路用性能
李兵;为研究高模量沥青混合料在长寿命沥青路面中的路用性能,将高沸点石油融入基质沥青中制备高模量沥青黏结剂(high modulus asphalt binder,HMAB),进行针入度、软化点、脆点和动态模量试验,对掺加HMAB制备的高模量沥青混合料(high modulus asphalt mixture,HMAM)进行动态模量、湿度敏感性、车辙试验和疲劳试验。结果表明:与普通沥青黏结剂相比,HMAB的刚度显著增大,而低温性能降低;在高温条件下,HMAM的动态模量比普通沥青混合料大,抗水破坏性能比普通沥青混合料增大约10%,抗永久变形能力显著优于普通沥青混合料,抗疲劳开裂能力优于普通沥青混合料。
基于流变性能的再生剂用量确定方法
丁彬;徐金玉;袁梦;韩超;为提高就地热再生沥青混合料的综合路用性能,基于车辙因子、蠕变劲度、蠕变速率和临界温差ΔTc等流变性能参数,研究再生剂用量对再生沥青性能的影响,提出根据不同再生剂与回收沥青的质量比下再生沥青连续高温等级和连续低温等级的关系,综合平衡再生沥青高温、低温性能确定再生剂与回收沥青的质量比;根据确定的再生剂与回收沥青的质量比制备沥青混合料,与基于针入度方法确定的再生剂与回收沥青的质量比下沥青混合料的高温、低温性能对比。结果表明:随再生剂与回收沥青的质量比增大,动态剪切流变试验测得的再生沥青车辙因子逐渐减小,弯曲梁流变试验测得的蠕变劲度减小,蠕变速率增大,柔韧性增强。基于连续高温等级和连续低温等级确定再生剂与回收沥青的质量比,以此得到的再生沥青混合料高温性能略降,但浸水马歇尔残留稳定度增大9.4%,冻融劈裂强度比增大7.9%,小梁弯曲破坏应变增大5.5%,能更有效地平衡再生沥青混合料高温和低温性能。
爬壁机器人永磁轮优化设计
闫海涛;徐凤辉;张云;为解决爬壁机器人永磁轮体积较大、质量较大、吸附力较小等问题,以减小永磁轮质量并增大吸附力为设计目标,结合轻量化设计方法,对永磁轮两侧的导磁盘进行结构优化设计。采用电磁场仿真软件Ansys Maxwell对永磁轮进行建模仿真分析,获取磁力线分布情况,通过减少磁力线稀疏区域或对永磁轮吸附铁磁壁面无直接作用区域的导磁材料,增加磁力线密集区域的导磁材料,增大永磁轮的吸附力。通过调整导磁盘的主要结构参数,仿真分析永磁轮与铁磁壁面间吸附力的变化规律,得到吸附力最大时导磁盘的结构参数,对优化后导磁盘的吸附力进行仿真和实物测试验证。结果表明:优化后导磁盘质量为232.54 g,比优化前减小16.24%;优化后永磁轮与铁磁壁面间吸附力仿真结果为487.65 N,比优化前增大20.74%;50次永磁轮拉力测试结果均大于吸附力仿真结果,测试平均拉力为493.63 N,表明优化结构后永磁轮质量和吸附力指标达到设计目标。
加劲肋形式对钢箱梁桥面板受力性能的影响
陈红;为分析钢箱梁不同加劲肋形式的桥面板受力情况,采用软件ANSYS对上部结构跨径为(32+40+32)m的单箱双室连续钢箱梁建立整体模型及空间全板壳局部模型,获取主梁体系和桥面体系效应,对比分析常用的开口截面(倒T型)加劲肋和闭口截面(U型)加劲肋桥面板结构效应。结果表明:1)由整体模型得到钢箱梁主梁体系受力情况,基本组合作用和疲劳荷载作用下,倒T型加劲肋和U型加劲肋模型的桥面板位移和所受应力相差不大。2)在车辆局部荷载作用下,桥面板倒T型加劲肋桥面板纵、横向应力是U型加劲肋桥面板的2倍多;倒T型加劲肋的最大纵向应力比U型加劲肋大,竖向剪应力比U型加劲肋小,较桥面板小;U型加劲肋钢箱梁横隔板横向及竖向应力比倒T型加劲肋显著增大,最大约3.5倍,设计中应通过调整纵向、横向加劲肋刚度使各构件受力均衡;倒T型加劲肋和U型加劲肋模型的桥面板局部变形趋势相同,倒T型加劲肋模型下桥面板局部变形较U型加劲肋模型大,前者位移约为后者的1.2倍。
城镇土地利用与路网形态对过境公路交通事故的影响
靳子恒;翟琳;为分析城镇土地利用及路网形态对过境公路交通事故的影响程度，以北方某市G503、G302、G334、G203、S514等5条公路沿线的33个城镇为研究对象，通过对城镇路网建模获取拓扑特征参数，采用兴趣点（point of interest,POI）计算土地利用强度与土地混合利用程度，采用随机森林模型分析自变量对过境公路交通事故的影响程度，并通过负二项回归分析自变量与过境公路交通事故的相关性。结果表明：随机森林模型中的城镇POI数、过境公路介数中心性、过境公路节度、城镇节点数、土地混合利用程度的特征权重分别为0.62、0.14、0.11、0.07、0.06，城镇POI数对过境公路交通事故的影响最大，过境公路介数中心性与节点数对过境公路交通事故有一定影响，城镇节点数、土地混合利用程度对过境公路交通事故的影响较弱；在负二项回归方法下过境公路介数中心性、城镇POI数与过境公路交通事故显著正相关，城镇节点数、过境公路节度和土地混合利用程度与过境公路交通事故的相关性不显著。随机森林模型结论与负二项回归分析结论接近，随机森林模型对自变量的非加和性与非线性特点适应较好，适用于交通事故致因分析。控制城镇规模、合理规划城镇路网对减少过境公路交通事故风险，提高交通安全有重要意义。