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随机地震下耗能构件关键参数对自复位桥墩地震响应的影响
1
作者 蒋丽忠 付豪 +5 位作者 周旺保 聂磊鑫 王晓婵娟 蒋智勇 赵坚 蒋星宇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3779-3786,共8页
自复位桥墩具有能够在震后快速恢复桥梁的使用功能。为了得到不同参数下耗能构件对于自复位桥墩地震响应指标的影响,取8度区的高速铁路双线简支箱梁桥作为研究对象,从Peer数据库中筛选出具有随机特征的40条地震波对有限元模型进行非线... 自复位桥墩具有能够在震后快速恢复桥梁的使用功能。为了得到不同参数下耗能构件对于自复位桥墩地震响应指标的影响,取8度区的高速铁路双线简支箱梁桥作为研究对象,从Peer数据库中筛选出具有随机特征的40条地震波对有限元模型进行非线性时程分析,通过假设检验的统计学方法得到地震响应指标的分布规律和具有95%保证率的桥墩地震响应指标上界值。研究结果表明:在随机地震作用下,自复位桥墩各地震响应指标均服从正态分布;自复位桥墩在地震过程中具有较小的残余位移,随着耗能构件初始刚度和屈服力增加,墩顶最大位移逐渐减小,混凝土压应变和钢筋拉应变逐渐增大;在考虑地震随机性基础上,提出基于概率保证率的自复位桥梁耗能构件初始刚度和屈服力的合理取值范围,可为合理设置自复位桥墩耗能构件关键参数提供参考。 展开更多
关键词 震后快速修复 铁路自复位桥墩 耗能构件 随机地震 地震响应指标
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列车荷载作用下CRTS Ⅲ型板式无砟轨道层间离缝水力特性研究
2
作者 宋力 饶佳琪 +2 位作者 刘冉 蒋丽忠 余志武 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2600-2611,共12页
在雨水充沛或排水不畅地区,积水会造成无砟轨道层间离缝扩展显著加速。针对含层间离缝的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的水力特性问题,建立列车荷载与水耦合作用下的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道-离缝积水双向瞬态流固耦合计算模型,揭示无砟轨道层间... 在雨水充沛或排水不畅地区,积水会造成无砟轨道层间离缝扩展显著加速。针对含层间离缝的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的水力特性问题,建立列车荷载与水耦合作用下的CRTS Ⅲ型板式无砟轨道-离缝积水双向瞬态流固耦合计算模型,揭示无砟轨道层间离缝内动水压力和水流速度的分布及其峰值的变化规律,并分析列车轴重、行车速度、离缝形态及积水深度对动水压力和水流速度的影响。研究结果表明:随着列车的趋近与远离,层间离缝内固定点处的动水压力与水流速度呈周期性的正负交替变化;动水压力沿着离缝出口方向逐渐减小,其峰值发生在离缝尖端处,而水流速度沿着离缝出口方向逐渐增大,其峰值发生在离缝出口处;动水压力与水流速度峰值随列车轴重增加而线性增大,轴重每增加1 t,动水压力和水流速度峰值分别增加2.850 kPa、0.085 m/s;动水压力峰值与车速呈二次方增大关系,而在车速小于300 km/h时水流速度峰值与车速基本上呈线性关系,超过该车速后流速增长趋势较之前更大;动水压力、水流速度峰值与离缝开口量呈反比关系;动水压力与水流速度峰值都随着离缝深度和离缝积水深度增加而显著增大,且两者都与离缝深度呈3次多项式增大关系,与离缝积水深度呈2次方增大关系。研究结果可为CRTS Ⅲ型板式无砟轨道在列车荷载与水耦合作用下的层间离缝扩展分析以及养护维修工作提供依据和参考。 展开更多
关键词 CRTSⅢ型板式无砟轨道 层间离缝 流固耦合 动水压力 水流速度
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重载铁路桥梁体外预应力筋加固性能研究
3
作者 宋力 陈岩 +2 位作者 刘冉 蒋丽忠 余志武 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3400-3415,共16页
运营提载会导致重载铁路桥梁损伤累积和刚度退化加剧,对重载铁路预应力混凝土桥梁进行加固可以改善桥梁的受力状况,提高桥梁承载能力。为了研究重载铁路桥梁体外预应力筋加固的性能,分别制作重载铁路24 m超低高度预应力混凝土梁的未加... 运营提载会导致重载铁路桥梁损伤累积和刚度退化加剧,对重载铁路预应力混凝土桥梁进行加固可以改善桥梁的受力状况,提高桥梁承载能力。为了研究重载铁路桥梁体外预应力筋加固的性能,分别制作重载铁路24 m超低高度预应力混凝土梁的未加固足尺试验模型与体外预应力筋加固足尺试验模型,并开展200万次疲劳试验与疲劳后静力试验。建立未加固预应力混凝土梁与体外预应力筋加固预应力混凝土梁的精细化有限元模型,通过试验与有限元分析,研究加固前后重载铁路预应力混凝土梁的静力与疲劳性能,揭示加固前后梁体挠度和应力变化规律,并分析不同轴重列车作用下加固预应力混凝土梁的力学性能。研究结果表明:重载铁路桥梁外加预应力筋的加固效果良好,疲劳试验中加固梁刚度退化幅度、跨中挠度、梁内预应力筋应力、梁底及下翼缘混凝土应力显著比未加固梁的小;在33 t轴重列车与1.2倍中等荷载(ZH)轴重作用下,外加预应力筋加固的24 m超低高度预应力混凝土梁的适应性良好,预应力混凝土梁挠度与应力响应均符合规范要求。研究结果可为重载铁路桥梁的设计、养护、维护与加固提供基础与参考。 展开更多
关键词 重载铁路桥梁 加固技术 预应力混凝土梁 疲劳试验 有限元分析
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高速铁路自复位摇摆桥墩抗震性能分析
4
作者 周旺保 王晓婵娟 +3 位作者 聂磊鑫 蒋丽忠 付豪 蒋智勇 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-49,共12页
基于OpenSEES平台分别建立4跨高速铁路传统简支梁桥和摇摆桥墩简支梁桥系统的有限元模型,并依据摇摆桥墩的基本抗震设防目标,设计摇摆桥墩耗能构件的面积和承载力。在考虑地震动随机性基础上,进行自复位摇摆桥墩在高铁桥梁系统中的抗震... 基于OpenSEES平台分别建立4跨高速铁路传统简支梁桥和摇摆桥墩简支梁桥系统的有限元模型,并依据摇摆桥墩的基本抗震设防目标,设计摇摆桥墩耗能构件的面积和承载力。在考虑地震动随机性基础上,进行自复位摇摆桥墩在高铁桥梁系统中的抗震性能研究。结果表明:罕遇地震下自复位摇摆耗能装置能够有效降低墩底最大弯矩,减震率达20.26%,进而减少墩身损伤,但碰撞效应使墩底最大轴力放大了74.7%;墩底耗能构件基本进入塑性但未完全被破坏,可实现震后快速修复;摇摆桥墩的最大墩顶位移比传统桥墩增加了66%,但位移组成中可自复位的刚体旋转变形远大于弯曲变形,因此震后残余位移减少了35%;摇摆耗能机制对支座最大变形的减震率达12.3%,使主梁最大变形增大了约49%,但对其残余变形的影响在1 mm内;轨道约束会削弱桥墩摇摆行为,使墩顶最大位移减少了14%,但对墩顶残余位移无明显影响。 展开更多
关键词 高速铁路 自复位摇摆桥墩 随机地震 韧性抗震设计 抗震性能
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单步无条件稳定显式结构动力学算法
5
作者 李常青 李正藩 蒋丽忠 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1136-1145,共10页
在结构动力学分析中,数值积分方法通常被用来高效和准确地求解复杂结构系统在动态负载下的响应。基于量纲分析的原理,提出一种求解结构动力学问题的单步无条件稳定显式算法。首先对所构造的关于位移和速度的函数关系式进行无量纲化处理... 在结构动力学分析中,数值积分方法通常被用来高效和准确地求解复杂结构系统在动态负载下的响应。基于量纲分析的原理,提出一种求解结构动力学问题的单步无条件稳定显式算法。首先对所构造的关于位移和速度的函数关系式进行无量纲化处理,然后通过算法精度要求、无条件稳定条件和数值阻尼可控条件确定了其最终递推格式,并根据算法最终递推格式分析得出算法耗散与弥散特性、超调和自启动特性和多自由度系统计算步骤,最后通过数值算例验证了算法的收敛精度、可控数值阻尼和计算效率优势。研究结果表明:对于线性和非线性系统,该算法都兼具显式算法的非迭代特性和隐式算法的无条件稳定特性;该算法能实现真正意义上的自启动并且在速度和位移上均无超调;该算法的数值阻尼由单自由参数控制,数值耗散和弥散对系统低模态响应的影响可以忽略不计,与具有代表性的非迭代显式算法KR-α法相比,该算法在引入数值阻尼滤除虚假高频模态的同时更真实地保留了低阶振型的贡献,从而表现出更好的计算精度;该算法在求解非线性结构动力学问题时相较于常用隐式算法有着显著的计算效率优势,并略优于两求解器非迭代显式算法KR-α法。研究结果很有希望成为求解非线性结构动力学问题的最新且更加有效的显式算法。 展开更多
关键词 显式算法 非迭代算法 无条件稳定 可控数值阻尼 结构动力计算
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中承连续飞燕式钢桁拱桥抗风性能研究 被引量：1
6
作者 常柱刚 魏标 +1 位作者 蒋丽忠 李红利 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1898-1908,共11页
钢桁架拱桥具有构件轻、易于加工、承载力强和运输架设方便的优点,已在公路、铁路设计中得到广泛应用。为了研究大跨度连续中承式钢桁架拱桥抗风性能,指导该类桥梁建造,以长沙市暮坪湘江特大桥为背景,通过桥址风环境分析、结构动力特性... 钢桁架拱桥具有构件轻、易于加工、承载力强和运输架设方便的优点,已在公路、铁路设计中得到广泛应用。为了研究大跨度连续中承式钢桁架拱桥抗风性能,指导该类桥梁建造,以长沙市暮坪湘江特大桥为背景,通过桥址风环境分析、结构动力特性仿真分析及风洞试验,获取桥梁结构的抗风性能并检验大桥的抗风稳定性。针对中跨拱肋、中跨主梁及边跨桁架,采用弹簧悬挂二元刚体节段模型,通过风洞试验研究,获取了-12°~+14°不同风攻角下静力风荷载三分力系数,为桥梁风荷载取值提供了依据。同时根据试验结果曲线,中跨主梁、边跨桁梁断面在成桥状态各种风攻角下升力系数斜率均为正,判定主梁及边跨桁架结构均不会发生驰振。结合节段模型弹性悬挂试验,获取主梁结构在成桥阶段及施工阶段最大双悬臂状态,风攻角-3°、0°、3°情况下的竖向位移及扭转角,并依据相似关系将试验风速及所得响应换算至实桥值,以检验主梁的颤振稳定性及涡激共振特性。结果表明,当换算实桥风速高达100 m/s,远高于其颤振检验风速时,主梁均未发生颤振现象,表明该桥在成桥状态下与施工过程中均具有足够的颤振稳定性。在成桥状态或者最大单/双悬臂状态下,桥面设计基准风速34.8 m/s的范围内,各种风攻角情况下均未观察到明显的涡激振动现象。 展开更多
关键词 钢桁架拱桥 风洞试验 气动特性 抗风性能 风致响应
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基于零位移与无应力状态控制的斜拉扣挂施工扣索力确定方法 被引量：3
7
作者 余玉洁 罗永琪 +1 位作者 周文 蒋丽忠 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期83-89,共7页
大跨度拱桥常采用斜拉扣挂法开展拱肋施工,但在节段拼装过程中扣索索力和拱肋空间位形之间互相影响,索力优化计算以及扣索状态控制问题复杂。提出改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法:基于改进型零位移法快速得到满... 大跨度拱桥常采用斜拉扣挂法开展拱肋施工,但在节段拼装过程中扣索索力和拱肋空间位形之间互相影响,索力优化计算以及扣索状态控制问题复杂。提出改进零位移法结合无应力状态控制法的复合扣索力计算方法:基于改进型零位移法快速得到满足成拱线形要求的扣索力大小,基于成拱索力采用无应力状态法反推各施工阶段扣索索力。该复合方法可避免传统零位移法扣索力不准和反复迭代计算的缺陷,施工中扣索可实现一次张拉,后续节段拼装中无需对扣索进行索力调整。以某跨径430 m大跨度钢管混凝土拱桥缆扣合一施工为工程应用背景,采用的零位移法结合无应力状态法对大跨度非对称式钢结构拱肋进行斜拉扣挂拼装的扣索力求解和施工模拟。分析拼装过程中扣索力变化规律,并对比验证实际线形与目标线形偏差,以及拱肋应力与设计应力之间偏差程度。结果表明,所提出的复合算法理论简单且索力求解计算便捷。所求的扣索力可有效保证拱肋拼装完成及松索后拱肋线形和受力均满足要求。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱桥 斜拉扣挂法 扣索力计算 零位移法 无应力状态法
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基于LSTM神经网络的牵引站电气设备耦联体系地震响应预测 被引量：2
8
作者 郭彦颜 陈雅芳 +3 位作者 何畅 余玉洁 何紫薇 蒋丽忠 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1602-1612,共11页
铁路牵引变电站中,软导线-电气设备耦联体系具有较强的几何非线性。为提升系统分析效率,提出一种改进的软导线-电气设备耦联体系地震响应递归预测方法。基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络与Dropout防止过拟合技术搭... 铁路牵引变电站中,软导线-电气设备耦联体系具有较强的几何非线性。为提升系统分析效率,提出一种改进的软导线-电气设备耦联体系地震响应递归预测方法。基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络与Dropout防止过拟合技术搭建了LSTM神经网络预测模型。建立了充分考虑软导线对相邻设备的耦联作用的软导线-电气设备耦联体系理论分析模型。为验证预测模型的泛化能力,筛选出了41条在峰值、频谱和持续时间上具有较大差异的地震波。并按照递归方案,将选取的地震波以及软导线-电气设备耦联体系理论分析模型计算所得的位移响应,进行滑动切片处理,建立模型输入特征与输出响应标签的映射关系。在此基础上,利用该LSTM神经网络预测模型开展了软导线-电气设备耦联体系设备的地震位移响应预测,并采用多个评价指标进行较为全面的模型性能评估。研究结果表明:LSTM递归预测模型具有良好的地震响应预测性能,搭配Dropout技术能够有效防止模型训练过拟合,提高模型适应能力。对于差异较大的地震波数据,均能够快速预测出误差较小、相关度较高的地震响应,具有较好的准确性、高效性与泛化能力。所提方法能够较高效准确地预测任意时刻的软导线-电气设备耦联体系地震响应,为铁路牵引变电站抗震设计提供新的研究思路。 展开更多
关键词 长短期记忆神经网络 电气设备 软导线 耦联体系 地震响应预测
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基于直接概率积分法的列车-轨道-桥梁系统随机分析
9
作者 刘虎兵 宋力 +2 位作者 徐磊 蒋丽忠 余志武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期669-680,共12页
由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系... 由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系统随机性能分析,建立列车-轨道-桥梁空间振动分析模型,采用轨道不平顺概率模型和谱表达-随机函数的方式在有限随机变量空间中实现轨道不平顺随机过程的高效模拟。引入概率密度积分方程和直接概率积分法发展了列车-轨道-桥梁系统随机动力方程和相应的计算求解策略。基于MATLAB实现了列车-轨道-桥梁随机振动的直接概率积分法分析程序,计算了全概率不平顺激励和参数随机条件下车-轨-桥系统振动响应的均值、标准差和时变的概率密度信息。研究结果表明:与概率密度演化分析方法相比,直接概率积分法可较好地反映行车过程中系统响应的概率密度特征,然而其在系统响应随机后处理时更为高效,其效率可提高1~2个数量级。此外,考虑轨道不平顺全概率激励更能准确地反映行车过程系统响应的概率特征,平均概率谱可能使得计算结果偏于保守;行车速度对于列车和桥梁动态行为的影响是显著的,随着行车速度的增加系统响应的范围逐渐变大。研究结果进一步拓展了列车-轨道-桥梁随机系统的分析方法,可以高效地用于系统状态评估和设计优化。 展开更多
关键词 直接概率积分法 列车-轨道-桥梁相互作用 随机分析 谱表达-随机函数法
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四肢钢管混凝土格构柱试验研究及参数分析
10
作者 黄志 熊陆增 +3 位作者 蒋丽忠 周旺保 谌湘文 戚菁菁 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期616-622,631,共8页
为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及... 为研究四肢钢管混凝土格构柱的受力机理及抗震性能,对4根四肢格构柱进行拟静力试验研究及有限元分析。通过试验得到四肢钢管混凝土格构在低周往复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,分析了试件破坏过程。研究结果表明:格构柱的耗能能力及延性都较好;轴压比对试件的影响主要体现在破坏阶段,轴压比越大承载力下降段的斜率越大;长细比对试件受力性能有较大影响,随着长细比增大,试件的屈服位移和极限位移会增大,但水平承载力和破坏段的斜率会降低。建立了数值计算模型,并与试验结果进行对比,验证其正确性。并对不同高宽比、节间距与柱肢外径比等参数对试件弹性刚度和承载力的影响进行分析,结果表明:减小格构柱的高宽比和节间距与柱肢外径比对格构柱的受力性能有很大提升。建议实际工程中格构柱的高宽比不宜大于4.8;节间距与柱肢外径比低不宜大于7.0。 展开更多
关键词 钢管混凝土 格构柱 拟静力试验 参数分析 抗震性能 有限元分析
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基于IPOA的巨型组合框架结构震损快速预测模型研究
11
作者 黄志 周芙蓉 +3 位作者 陈娟 蒋丽忠 周旺保 戚菁菁 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期263-272,共10页
为实现巨型组合框架结构的地震损伤程度快速评估,提出了一种基于改进鹈鹕优化算法(IPOA)的多参数震损预测方法。设计了5个不同参数的巨型组合框架结构模型,利用振动台试验和有限元软件进行非线性时程分析获取结构动态响应数据,并采用结... 为实现巨型组合框架结构的地震损伤程度快速评估,提出了一种基于改进鹈鹕优化算法(IPOA)的多参数震损预测方法。设计了5个不同参数的巨型组合框架结构模型,利用振动台试验和有限元软件进行非线性时程分析获取结构动态响应数据,并采用结构损伤指数量化评估结构的损伤程度。同时,引入K均值聚类优化策略和惯性权重自适应优化策略改进传统的鹈鹕优化算法。基于振动台试验和有限元分析结果数据,比较了不同输入参数组合预测结构损伤的准确性,构建了能反映结构参数与结构损伤之间非线性关系的智能算法快速预测模型。最后,将模型预测结果与一缩尺比为1/15的振动台试验模型结构损伤程度进行对比验证。结果表明:(1)改进鹈鹕优化算法模型的准确性和泛化能力均优于其他算法模型;(2)最大层间位移角与结构损伤相关性最高,增加影响结构损伤的输入参数可提高预测模型的准确度和泛化能力;(3)模型预测的结构损伤指数与试验结果相比误差均小于10%,预测结构损伤等级与试验结果一致,所提出的快速预测模型能高效准确地预测结构的损伤指标,为巨型组合框架结构震后损伤快速评估提供了一种新方法。 展开更多
关键词 机器学习 巨型结构 快速评估 鹈鹕优化算法 结构损伤
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一种研究高铁轨面-桥梁横向变形映射关系的精细化解析模型
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作者 聂磊鑫 蒋丽忠 周旺保 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期88-98,共11页
强震后的桥墩和支座不可避免会产生一定残余变形,引起钢轨的几何不平顺,直接影响行车安全性和舒适性。该文基于势能驻值原理推导了CRTS-Ⅱ型纵连式无砟轨道横向变形与桥梁结构横向变形之间的映射解析表达式,提出了可考虑层间各构件刚度... 强震后的桥墩和支座不可避免会产生一定残余变形,引起钢轨的几何不平顺,直接影响行车安全性和舒适性。该文基于势能驻值原理推导了CRTS-Ⅱ型纵连式无砟轨道横向变形与桥梁结构横向变形之间的映射解析表达式,提出了可考虑层间各构件刚度贡献的解析映射模型。通过有限元模型和文献解析模型验证了该文解析映射模型,进而基于该模型定量分析了层间构件对钢轨横向映射变形的影响。结果表明:梁体横向错台下的钢轨映射变形呈现明显非对称性,且跟随主梁变形的特性较差;扣件对钢轨映射变形的影响很小;CA砂浆层对梁体错台下钢轨映射变形幅值的影响很大,滑动层次之,而对钢轨映射变形范围的影响则弱于滑动层;剪力齿槽对钢轨映射变形的影响最大,侧向挡块次之;剪切钢筋对钢轨映射变形的影响可以忽略;桥梁抗弯刚度对钢轨映射变形范围有一定影响,而对钢轨映射变形幅值的影响几乎可以忽略。 展开更多
关键词 高速铁路桥梁 无砟轨道 解析模型 势能驻值原理 横向映射变形
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边墩沉降致连续简支桥段纵连线桥系统层间联结劣化规律
13
作者 冯玉林 何帅 +2 位作者 蒋丽忠 周旺保 颜建伟 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期623-631,共9页
为研究边墩沉降致纵连板式无砟轨道-连续梁桥系统(纵连线桥系统)层间联结劣化状态,在考虑边墩沉降与层间接触不连续影响的基础上,建立纵连线桥系统非线性空间模型,采用前期提出的理论模型对其进行验证,据此分析边墩沉降下纵连线桥系统... 为研究边墩沉降致纵连板式无砟轨道-连续梁桥系统(纵连线桥系统)层间联结劣化状态,在考虑边墩沉降与层间接触不连续影响的基础上,建立纵连线桥系统非线性空间模型,采用前期提出的理论模型对其进行验证,据此分析边墩沉降下纵连线桥系统典型变形模式,层间联结失效的演化过程、发展规律及出现位置等。结果表明:建立的空间模型准确可靠;边墩沉降下,线桥系统会产生跟随变形、自重变形和悬停分离三种变形模式;沉降墩、与沉降墩临近的简支梁墩及连续梁桥另一侧边墩上方会出现层间联结失效,与沉降墩临近的简支梁墩、连续梁桥全部桥墩上的支座均会发生破坏;边墩沉降处板底脱空高度可用边墩沉降值减去连续梁桥变形限值进行描述;各脱空区长度均随边墩沉降幅值增加而增大,与沉降墩临近的简支梁墩左、右两侧区域脱空长度成正对称分布,连续梁另一边墩处脱空长度值只与连续梁变形有关,始终维持在2.56 m。 展开更多
关键词 高速铁路 桥墩沉降 损伤演化 悬停分离 连续梁桥
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基于深度学习的高速铁路简支梁桥震致损伤预测
14
作者 吴凌旭 蒋丽忠 +4 位作者 钟天璇 易江 冯玉林 赵坚 周旺保 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第5期26-36,共11页
基于卷积神经网络,提出了一种快速预测高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤的方法。为得到更多地震动信息,通过连续小波变换,将一维地震动数据输入变换成三维图像输入。通过对比损伤样本库中的结果,验证了提出方法的可靠性,分析了卷... 基于卷积神经网络,提出了一种快速预测高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤的方法。为得到更多地震动信息,通过连续小波变换,将一维地震动数据输入变换成三维图像输入。通过对比损伤样本库中的结果,验证了提出方法的可靠性,分析了卷积神经网络的不同超参数对预测结果和训练时长的影响,得到了贝叶斯优化后的卷积神经网络超参数组合,对比了不同抗震分析方法得到高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤所需时间。利用优化后的卷积神经网络预测了高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同关键构件的震致损伤。研究表明:初始学习率是影响网络预测准确度的最主要因素,学习率下降系数、最小批次及训练轮数会对网络预测结果造成一定影响。而训练卷积神经网络所需时长主要由训练轮数及最小批次决定。提出的方法对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统中不同构件的震致损伤均具有较高预测准确度,网络结构具有较高的适用性,优化后的卷积神经网络训练耗时更短且对高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统震致损伤预测更准确。研究成果可为震后高速铁路系统震致损伤的快速修复提供参考。 展开更多
关键词 高速铁路无砟轨道-简支梁桥系统 震致损伤 快速预测 卷积神经网络 贝叶斯优化
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高速铁路CRTSⅢ型轨道板隔离层关键构件-弹性垫板试验 被引量：4
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作者 蒋丽忠 刘丽丽 +2 位作者 周旺保 彭东航 冯玉林 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-11,共11页
弹性垫板作为自密实混凝土填充层和底座板之间的缓冲构件,通过自身压缩变形达到减震耗能的目的,因此弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能对CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的抗震特性具有显著影响。为研究弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能... 弹性垫板作为自密实混凝土填充层和底座板之间的缓冲构件,通过自身压缩变形达到减震耗能的目的,因此弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能对CRTSⅢ型板式无砟轨道系统的抗震特性具有显著影响。为研究弹性垫板在平面压缩情况下的力学性能,开展弹性垫板的平面压缩试验。探究不同截面尺寸、不同厚度情况下弹性垫板试件的荷载-位移曲线变化规律,探讨弹性垫板试件在平面压缩情况下的刚度变化规律,提出考虑尺寸效应的弹性垫板荷载-位移力学模型。并利用该荷载-位移力学模型与弹性垫板平面压缩的试验数据进行对比。研究结果表明:弹性垫板荷载-位移力学模型能有效模拟弹性垫板的平面压缩力学特性;不同弹性垫板试件的荷载-位移曲线形状大体一致,均表现为位移随着荷载的增加非线性增大;弹性垫板的截面面积和厚度均对弹性垫板的荷载-位移曲线有显著影响,表现为相同荷载情况下,截面面积越大,厚度越小,弹性垫板的位移越小;弹性垫板试件的割线刚度与截面面积、厚度有关,表现为截面面积越大,厚度越小,弹性垫板割线刚度越大,平面可压缩性越低。 展开更多
关键词 高速铁路 CRTSⅢ型板式无砟轨道系统 弹性垫板 力学模型 试验
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基于遗传算法的CRTSⅡ型无砟轨道简支梁桥纵向抗震简化模型 被引量：3
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作者 蒋丽忠 钟不凡 +3 位作者 张云泰 周旺保 余建 赵胤婷 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4424-4435,共12页
高速铁路桥梁-轨道系统结构复杂,对轨道结构进行精细化建模会导致研究效率低,有必要对其进行合理简化。为此,以高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁系统为研究对象,基于约束效应等效的设计原理,提出以等效弹簧模拟轨道约束效应的方法,建... 高速铁路桥梁-轨道系统结构复杂,对轨道结构进行精细化建模会导致研究效率低,有必要对其进行合理简化。为此,以高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁系统为研究对象,基于约束效应等效的设计原理,提出以等效弹簧模拟轨道约束效应的方法,建立考虑轨道约束效应的轨道结构简化模型,构建简化模型结构参数优化框架,利用遗传算法来获得等效弹簧最优刚度,最后从PEER地震数据库中随机筛选出10条地震波,对标准5跨高速铁路梁桥模型和简化模型进行地震分析。研究结果表明:简化模型的简化率高达90%,高速铁路梁桥模型地震响应计算时间为简化模型计算时间的8~10倍;简化模型与高速铁路梁桥模型的地震响应计算结果吻合良好,平均相对误差为3%,最大相对误差不超过5%。 展开更多
关键词 高速铁路桥梁 轨道约束 简化模型 遗传算法
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横向地震作用下高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道-桥梁系统震致轨道不平顺研究 被引量：4
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作者 周旺保 彭东航 +2 位作者 蒋丽忠 刘丽丽 余建 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2773-2784,共12页
为探究高速铁路轨道−桥梁系统震后轨道不平顺的产生机理,以桥面铺设CRTSⅢ型无砟轨道结构的高速铁路轨道−桥梁系统为对象,考虑钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层土工布、弹性橡胶垫、底座板等轨道结构部件,建立非线性动力仿... 为探究高速铁路轨道−桥梁系统震后轨道不平顺的产生机理,以桥面铺设CRTSⅢ型无砟轨道结构的高速铁路轨道−桥梁系统为对象,考虑钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层土工布、弹性橡胶垫、底座板等轨道结构部件,建立非线性动力仿真模型,分析轨道−桥梁系统在不同地震动强度下各关键构件的损伤规律及震致轨道残余位移分布规律,建立映射轨道不平顺计算模型,并将其与震致轨道不平顺有限元计算结果进行对比。研究结果表明:地震将引起显著的轨道不平顺,恶化钢轨的平顺程度,在设计地震和罕遇地震作用下,钢轨在梁缝处有明显折角,行车安全设计时应重点关注梁缝处的钢轨变形。钢轨的应力峰值出现在梁缝处,其应力大于钢轨的容许屈服应力。单元板式轨道结构的扣件极易在梁缝位置损坏,远离梁缝的扣件均处于健康状态。自密实混凝土与底座板不会相对滑动,二者的层间残余位移极小。在设计地震和罕遇地震下,固定支座以及滑动支座均产生显著的残余位移,而桥墩残余位移较小。隔离层以及桥墩的残余位移对于震致轨面几何形态变位的贡献可以忽略不计,震致轨道不平顺主要由扣件以及支座的残余变形引起。 展开更多
关键词 高速铁路桥梁 CRTSⅢ型轨道系统 残余位移 轨道不平顺 损伤规律 映射关系
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带约束构造的栓钉连接件组合板界面抗剪性能试验研究 被引量：3
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作者 戚菁菁 吴记东 +4 位作者 蒋丽忠 曹华 谢祖巍 吕伟荣 黄志 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2629-2642,共14页
钢−混凝土组合梁在负弯矩区混凝土受拉开裂的问题,将引起组合梁刚度的降低,承载力下降,成为制约组合结构发展应用的重要原因之一。针对该问题提出一种基于带约束构造栓钉连接件的组合板构造措施,即在组合梁负弯矩区混凝土翼缘板增加附... 钢−混凝土组合梁在负弯矩区混凝土受拉开裂的问题,将引起组合梁刚度的降低,承载力下降,成为制约组合结构发展应用的重要原因之一。针对该问题提出一种基于带约束构造栓钉连接件的组合板构造措施,即在组合梁负弯矩区混凝土翼缘板增加附加钢板,附加钢板和钢梁上分别焊接带约束构造的栓钉连接件,两者相互咬合交错布置在混凝土板两侧。通过双界面抗剪性能试验验证在负弯矩区采用附加钢板帮助混凝土受拉的可行性以及该组合板构造措施抑制混凝土板受拉开裂的有效性,并对组合板中带约束构造栓钉连接件的界面抗剪性能进行研究。研究结果表明:带约束构造的栓钉连接件能将裂缝约束在6倍栓钉直径范围内,避免混凝土板纵向贯通劈裂裂缝,充分发挥混凝土受压强度高的优点,且约束构造能有效提高栓钉的抗剪刚度;证明在负弯矩区采用附加钢板替代混凝土板及其内的受拉钢筋受拉切实可行,带约束构造的栓钉连接件能降低纵向抗剪横向钢筋的用量;提出带约束构造栓钉连接件的抗剪刚度计算公式以及能评价不同长径比栓钉的材料利用效率和抗剪效率的剪切刚度比−剪切角理论曲线,建议带约束构造的栓钉连接件弹性抗剪刚度极限值,为此类剪力连接件的工程应用奠定良好的试验和理论基础。 展开更多
关键词 栓钉连接件 受力性能 界面抗剪性能 抗剪刚度
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单步无条件稳定结构动力求解隐式算法 被引量：1
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作者 李常青 钟志强 +1 位作者 蒋丽忠 聂磊鑫 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3026-3038,共13页
基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法。该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推格式。该算法... 基于量纲分析的思想,提出一种用于求解结构动力问题的单步无条件稳定隐式算法。该算法首先构造位移和速度关于质量、刚度、阻尼等变量的函数关系,然后对方程进行无量纲化处理,引入无量纲系数,最后化简得到位移和速度的递推格式。该算法在位移和速度递推格式中不包括加速度项,但能提供2阶精度加速度输出,从而实现真正的自启动。理论分析表明算法具有无条件稳定、2阶精度、可控数值阻尼和无超调特性。分别以单自由度结构和多自由度结构为对象,考虑不同的阻尼条件,对比分析各种算法的数值特性。研究结果表明:通过对算法中的自由参数进行设计,该算法可等价于Newmark平均加速度法,实现零振幅衰减和较低的周期延长,同时与Houbolt法和Wilson-θ法相比,具有更优的频谱特性,能得到更精确的计算结果;与Generalized-α法相比,该算法在有阻尼的情况下,位移、速度和加速度均有2阶精度,同时具有更低的计算误差。通过引入数值阻尼,该算法能更加有效地滤除高频响应分量,更大程度地保留低频响应的贡献,提供更好的计算精度。研究成果可以为结构动力问题的求解提供新方法,为算法的研究提供新思路。 展开更多
关键词 隐式算法 量纲分析 可控数值阻尼 无条件稳定 结构动力计算
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外剪力墙-内框架混凝土结构的振动台试验研究 被引量：1
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作者 龚永智 王本利 +2 位作者 甘通文 周泉 蒋丽忠 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期301-310,共10页
为了研究外剪力墙-内框架混凝土结构这一新型结构体系的抗震性能,基于原型设计了1/7比例的16层模型,选取了LANDERS波、SFERN波和一组人工波进行了振动台试验.分析了结构的破坏现象、动力特性、加速度反应、位移响应及应变反应,根据层间... 为了研究外剪力墙-内框架混凝土结构这一新型结构体系的抗震性能,基于原型设计了1/7比例的16层模型,选取了LANDERS波、SFERN波和一组人工波进行了振动台试验.分析了结构的破坏现象、动力特性、加速度反应、位移响应及应变反应,根据层间位移角并结合试验现象综合评估了其抗震性能.结果显示:在7度频遇地震和7度基本地震作用下结构表面未观察到裂缝,基本频率下降不超过2%;在7度罕遇地震作用下,模型刚度线性退化,仅第2层顶部转角墙连梁端部出现竖向微裂缝,层间位移小于规范规定的弹塑性限值,结构受到轻微破坏;在8度罕遇地震作用下,裂缝进一步发展,最大层间位移角达到1/72,结构破坏程度加剧;在8度半罕遇地震作用下,3层连梁端部彻底开裂、剪力墙底部水平贯穿,结构受损严重但未倒塌.结构下部Y方向的抗侧刚度不足,若适当加强底部,则结构的整体抗震性能可进一步提高.综合来看,外剪力墙-内框架结构体系能够满足我国现行抗震规范“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求.剪力墙刚度远大于内部框架柱,所以地震作用主要由外部剪力墙承担,内部框架柱在试验结束后仍保持完好,说明该结构体系能够在满足我国现行抗震规范基本要求的基础上实现内部空间的灵活划分. 展开更多
关键词 混凝土结构 剪力墙-框架结构 动力特性 抗震性能
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