跨断层地震动及其对桥梁结构影响研究进展 被引量：5

1

作者 宗周红 林元铮 +1 位作者 林津 黎雅乐 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期80-96,共17页

与常规地震动激励的情况相比,跨断层地震动作用下桥梁结构具有更复杂的动力响应、更大的地震需求以及更严重的地震损伤。伴随着川藏铁路等超级基础工程的开工建设,越来越多的桥梁具有跨越潜在断层的风险,相关研究亟待开展。从跨断层桥... 与常规地震动激励的情况相比,跨断层地震动作用下桥梁结构具有更复杂的动力响应、更大的地震需求以及更严重的地震损伤。伴随着川藏铁路等超级基础工程的开工建设,越来越多的桥梁具有跨越潜在断层的风险,相关研究亟待开展。从跨断层桥梁震害出发,首先阐述了近/跨断层地震动的基本特性并介绍了相关模拟方法,然后综述了跨断层桥梁抗震分析理论、数值模拟和模型试验等研究的相关进展,进而归纳了考虑跨断层地震动作用的应对策略。结果表明:现有的跨断层地震动模拟方法合理可行,但存在一定的应用条件和改进空间;跨断层桥梁研究对象大多为中小跨径梁桥,其地震响应和损伤破坏模式受断层类型、跨越位置、跨越角度、永久位移等多因素影响;针对跨断层桥梁的减隔震和防落梁限位措施等技术得到初步发展。最后展望了未来跨断层桥梁抗震研究的发展方向,主要包括:发展更为精确、高效的跨断层地震动模拟技术;开展大跨径桥梁的跨断层振动台台阵试验及倒塌数值模拟研究;突破跨断层桥梁振动台台阵试验技术瓶颈;明确跨断层地震动参数对不同类型桥梁结构地震损伤机理的影响规律;进一步发展相应的减隔震技术、防落梁措施以及韧性防控技术,并进行试验验证等。 展开更多

关键词 桥梁工程 抗震性能 综述 跨断层 地震动模拟 地震响应 地震损伤 应对策略

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预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸损伤试验研究 被引量：6

2

作者 院素静 宗周红 +1 位作者 娄凡 林津 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期160-170,共11页

为了研究桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的抗爆性能,进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了不同爆心位置和桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应、破坏模... 为了研究桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的抗爆性能,进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,并结合数值模拟的方法,研究了不同爆心位置和桥面爆炸荷载作用下预应力混凝土连续T梁桥的动力响应、破坏模式及损伤程度。研究结果表明:跨中桥面上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面破坏形态均表现为桥面板混凝土破碎开洞、T梁腹板和梁底混凝土崩落,属局部冲切破坏;中墩墩顶上方发生爆炸时,预应力混凝土连续T梁桥桥面未发生严重毁伤,邻近中支点的横隔板出现由顶部爆心轴线处向横隔板底放射形扩散的裂缝。相同药量和爆心高度下,桥面中梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最大,桥面边梁跨中爆炸时中梁底加速度峰值最小;提升混凝土强度、箍筋加密布置、施加预应力和增大宽跨比等能一定程度地提高主梁的抗爆性能;研究成果可供梁桥的抗爆防护设计参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 预应力混凝土连续梁 爆炸试验 爆炸数值模拟 爆炸动力响应 爆炸损伤分析

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基于层叠式残差LSTM网络的桥梁非线性地震响应预测 被引量：1

3

作者 廖聿宸 张瑞阳 +2 位作者 林榕 宗周红 吴刚 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期47-58,共12页

提出了一种基于层叠式残差长短时记忆神经网络(residual long short-term memory neural network,ResLSTM)的数据驱动建模方法,实现桥梁非线性地震响应预测。该方法利用长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络在长序列回归中的优... 提出了一种基于层叠式残差长短时记忆神经网络(residual long short-term memory neural network,ResLSTM)的数据驱动建模方法,实现桥梁非线性地震响应预测。该方法利用长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络在长序列回归中的优势,并采用残差连接结构降低深度神经网络中的梯度回传难度,提高了有限数据下的深度网络预测性能。同时,通过采用层叠式序列结构,降低深度神经网络隐藏层节点数目,进一步提升深度神经网络的预测精度。随后,通过两跨预应力混凝土连续梁桥与组合梁斜拉桥的数值算例对该方法进行验证。神经网络的训练样本与测试样本均源自桥梁有限元模型的增量动力分析结果。此外,采用该方法成功预测了美国Meloland Overpass桥的地震响应,并与历史监测数据进行对比验证。结果表明:ResLSTM网络是一种鲁棒性良好、计算效率高的非线性地震响应预测方法,能够利用少量数据快速准确地预测桥梁结构在地震作用下的动力响应,在桥梁抗震性能评价中具有重要的应用潜力。 展开更多

关键词 桥梁工程 抗震分析 长短时记忆神经网络 残差神经网络 非线性响应建模

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桥梁结构抗爆安全防护研究综述

4

作者 宗周红 甘露 +5 位作者 院素静 李明鸿 单玉麟 林津 夏梦涛 陈振健 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-37,共37页

伴随着事故型爆炸、恐怖袭击和精确制导武器打击等威胁的增强,桥梁结构抗爆安全防护问题越来越受到人们的关注,而目前桥梁结构设计中还没有特别考虑抗爆及其安全防护问题。从爆炸荷载模型、桥面板和主梁抗爆与防护、墩柱及缆索抗爆与防... 伴随着事故型爆炸、恐怖袭击和精确制导武器打击等威胁的增强,桥梁结构抗爆安全防护问题越来越受到人们的关注,而目前桥梁结构设计中还没有特别考虑抗爆及其安全防护问题。从爆炸荷载模型、桥面板和主梁抗爆与防护、墩柱及缆索抗爆与防护、桥梁水下抗爆、整桥结构抗爆与防护、桥梁爆炸易损性分析和韧性评估等8个方面较为详细地梳理了国内外研究现状以及取得的主要成果,归纳了各自存在的主要问题,并对未来主要研究方向进行了展望,以期对桥梁结构抗爆安全防护研究提供新的视角和一定的借鉴。 展开更多

关键词 桥梁工程 爆炸力学 综述 安全防护 爆炸荷载 水下爆炸 易损性和韧性

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近爆作用下双层方钢管混凝土墩柱的抗爆性能试验 被引量：2

5

作者 李明鸿 夏梦涛 +1 位作者 宗周红 刘晏辰 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期386-394,共9页

为研究双层方钢管混凝土墩柱的抗爆性能,开展了3根双层方钢管混凝土墩柱试件的近距离及接触爆炸试验,并对3根爆炸损伤试件和1根无损试件进行了静力轴压承载力试验。基于剩余轴压承载力损伤指标,将双层方钢管混凝土墩柱的损伤破坏程度分... 为研究双层方钢管混凝土墩柱的抗爆性能,开展了3根双层方钢管混凝土墩柱试件的近距离及接触爆炸试验,并对3根爆炸损伤试件和1根无损试件进行了静力轴压承载力试验。基于剩余轴压承载力损伤指标,将双层方钢管混凝土墩柱的损伤破坏程度分为4个等级,分析了不同爆炸距离和炸药当量作用下的试件损伤程度。研究结果表明:近距离及接触爆炸作用下,双层方钢管混凝土墩柱主要在正对爆心区域发生局部凹陷变形、钢管断裂破口、混凝土压碎和前壁贯穿等局部破坏模式,墩柱未发生明显可见的整体变形;爆炸损伤导致试验墩柱承载力损失了22%~41%,装药距离对爆炸后墩柱剩余承载力具有显著影响;3根爆炸试验墩柱均属于中度破坏,能保持较好的爆炸后承载能力。与钢筋混凝土墩柱的对比分析表明:相同爆炸作用下,双层钢管混凝土墩柱损伤破坏小、剩余承载能力高,且钢管约束作用可以有效抑制混凝土剥落破坏形成高速飞射破片,避免其对周围人员和设施造成二次伤害,具有显著优于钢筋混凝土墩柱的抗爆性能。 展开更多

关键词 桥梁工程 双层方钢管混凝土 爆炸试验 抗爆性能 剩余轴压承载力

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近场爆炸作用下节段预制拼装RC桥墩的易损性评估

6

作者 刘路 宗周红 +2 位作者 周海飞 陈振健 唐光武 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期212-223,共12页

为了评估近场爆炸荷载作用下节段预制拼装钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,首先开展了节段预制拼装RC桥墩的野外近场爆炸试验,然后建立了节段预制拼装RC桥墩的三维有限元精确化模型,以轴向剩余承载力作为节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤评... 为了评估近场爆炸荷载作用下节段预制拼装钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,首先开展了节段预制拼装RC桥墩的野外近场爆炸试验,然后建立了节段预制拼装RC桥墩的三维有限元精确化模型,以轴向剩余承载力作为节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤评估指标;接着探讨了近场爆炸荷载的不确定性量化,基于TNT当量和爆心距抽样的爆炸荷载研究了节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤程度以及损伤系数的概率分布,对近场爆炸荷载作用下节段预制拼装RC桥墩进行了易损性评估。结果表明:近场爆炸荷载下节段预制拼装RC桥墩的底节段近爆区发生局部冲切破坏,底节段残余位移最大;爆炸数值模拟与试验结果基本吻合,重启动进行轴向加载得到的轴向剩余承载力是可行的;基于TNT当量和爆心距抽样得到了节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤系数,不同TNT当量下的损伤系数呈对数正态分布;基于对数正态概率密度和条件概率得到了节段预制拼装RC桥墩在近场爆炸作用下的易损性曲线,可评估节段预制拼装RC桥墩在不同TNT当量下的爆炸损伤程度。所得结论可为节段预制拼装RC桥墩的爆炸损伤快速评估提供参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 爆炸易损性评估 数值模拟 节段预制拼装RC桥墩 近场爆炸试验

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预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸荷载模型试验 被引量：5

7

作者 高超 宗周红 +2 位作者 娄凡 院素静 林津 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期106-114,共9页

预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研... 预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研究了爆炸冲击波与预应力混凝土连续T梁桥的相互作用,分析了爆炸荷载(冲击波超压、冲量)在桥面的分布特点。结果表明:桥面上方爆炸超压和冲量沿纵(横)桥向呈非线性分布,横桥向和纵桥向超压分布基本一致,横桥向桥面冲量相比纵桥向偏小;爆心高度不变的情况下,随着比例距离的减小,桥梁整体受到的爆炸荷载急剧上升;比例距离不变时,随着炸药当量的增大,爆心正下方位置超压峰值不变,但桥面其他位置的超压峰值都显著增大;建立了适用于桥面爆炸荷载模型的超压峰值公式,可供梁桥桥面抗爆设计参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 爆炸荷载模型 爆炸试验 预应力混凝土连续梁桥 爆炸数值模拟 冲击波超压

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爆炸作用下钢绞线斜拉索破坏模式和剩余承载性能试验 被引量：3

8

作者 林津 宗周红 +2 位作者 甘露 陈力 覃磊 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期95-103,共9页

为研究爆炸荷载作用下斜拉桥钢绞线斜拉索的破坏模式和剩余承载性能,开展了8根15.7-7钢绞线斜拉索试件的野外爆炸试验以及爆炸损伤钢绞线的静力轴向拉伸试验,得到了钢绞线斜拉索在接触爆炸及近距离爆炸作用下的破坏形态和损伤钢绞线的... 为研究爆炸荷载作用下斜拉桥钢绞线斜拉索的破坏模式和剩余承载性能,开展了8根15.7-7钢绞线斜拉索试件的野外爆炸试验以及爆炸损伤钢绞线的静力轴向拉伸试验,得到了钢绞线斜拉索在接触爆炸及近距离爆炸作用下的破坏形态和损伤钢绞线的剩余承载力;并根据断丝数量和承载力损失定量比较了高密度聚乙烯护套(HDPE)、单层钢管护套(SST)、双层钢管护套(DST)以及泡沫铝夹层钢管护套(FAFST)4种不同防护措施的抗爆防护效果。研究结果表明:在接触/近距离爆炸作用下,钢绞线斜拉索的损伤破坏主要表现为正对爆炸作用区域部分钢丝断裂和局部横向变形;采用FAFST防护可以有效地改善钢绞线斜拉索的破坏程度,HDPE防护效果有限;相较于无防护的祼索,SST与DST防护反而加剧了斜拉索试件的损伤程度;爆炸损伤钢绞线的剩余承载力与剩余钢丝数量成正比。基于试验结果和回归分析方法,提出了爆炸损伤钢绞线斜拉索剩余承载力评估的实用公式,可以在爆炸灾害后根据钢绞线断丝破坏情况,快速评估斜拉索的剩余承载能力。 展开更多

关键词 桥梁工程 剩余承载力 爆炸试验 钢绞线斜拉索 抗爆防护

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考虑运营环境不确定性的斜拉桥模态频率识别 被引量：4

9

作者 宗周红 张坤 +1 位作者 廖聿宸 吴睿 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期40-50,共11页

为剔除运营环境因素(温度、车辆荷载、风等)对斜拉桥结构模态频率的影响,凸显因结构损伤引起的频率变化,对运营环境和模态频率之间的量化和传递进行研究。首先,考虑温度对材料弹性模量以及几何特性的影响,对温度影响模态频率的机理进行... 为剔除运营环境因素(温度、车辆荷载、风等)对斜拉桥结构模态频率的影响,凸显因结构损伤引起的频率变化,对运营环境和模态频率之间的量化和传递进行研究。首先,考虑温度对材料弹性模量以及几何特性的影响,对温度影响模态频率的机理进行分析,以灌河大桥为工程背景,在较长时间尺度内对模态频率进行单因素回归分析;然后,根据匀速移动常量力作用模型推导移动荷载和结构振动强度的关系,考虑到车辆荷载及风荷载在较短时间尺度内对桥梁结构作用存在较强的耦合关系,采用非线性主成分分析方法(NLPCA)对运营环境因素进行主要特征提取和冗余信息的剔除,使用人工神经网络(ANN)模型实现两者之间的量化和传递;最后,提出基于运营环境变量分析的模态参数修正方法。结果表明:在较长时间尺度内,温度和车辆荷载与斜拉桥模态频率均有明显的负线性相关性,40℃季节温差对灌河大桥模态频率的影响为1.3%;非强风期间,主梁加速度RMS可近似反映桥上车辆荷载的变化;在短时间尺度内,温度与车辆荷载2种因素影响水平相当,一天内对灌河大桥影响一般不超过1%;基于NLPCA的ANN回归模型能较好地实现灌河大桥环境因素与模态频率的传递,剔除运营环境因素影响后的斜拉桥模态频率变异性明显降低,主要包含某些随机误差,符合正态分布。 展开更多

关键词 桥梁工程 桥梁健康监测 模态频率识别 不确定性量化和传递 非线性主成分分析

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钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验 被引量：27

10

作者 宗周红 唐彪 +3 位作者 高超 刘路 李明鸿 院素静 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期51-60,共10页

为了研究爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤破坏模式及破坏机理,考虑不同截面形式、长细比、混凝土类型、箍筋形式、轴压比5个参数,设计制作了11根钢筋混凝土墩柱试件,通过逐渐增大炸药量、减小炸药与墩柱的间距控... 为了研究爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤破坏模式及破坏机理,考虑不同截面形式、长细比、混凝土类型、箍筋形式、轴压比5个参数,设计制作了11根钢筋混凝土墩柱试件,通过逐渐增大炸药量、减小炸药与墩柱的间距控制爆炸比例距离,进行中场爆炸及接触爆炸试验,同时基于霍普金森相似律,拟合得到了超压峰值与比例距离之间的关系公式。研究结果表明:非接触爆炸作用下,增大墩柱截面面积、使用钢纤维混凝土、方形截面形式、螺旋箍筋等措施能减小截面应变和抑制裂缝的发生,增强墩柱的抗爆性能;接触爆炸作用下,钢筋混凝土墩柱极易在炸药接触位置发生冲切破坏,局部损伤破坏非常严重,同时墩身出现了大量横向贯穿裂缝,接触爆炸下方形截面和轴向力对墩柱的抗爆性能不利;拟合关系公式可供工程结构抗爆设计人员参考,研究结果可供制定桥梁抗爆及其防护规范参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 钢筋混凝土墩柱 接触爆炸试验 非接触爆炸试验 超压时程 冲切破坏

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并道运行状态下高速公路桥梁车辆荷载效应 被引量：12

11

作者 夏樟华 陈俊民 +1 位作者 宗周红 林友勤 《长安大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期76-84,共9页

为得到并道运行状态下车辆荷载对桥梁结构的作用效应,利用1座连续梁桥的实测车辆荷载数据,研究了并道运行状态下高速公路桥梁的车辆荷载效应分析方法。首先,根据车辆并道的特点,通过EM算法得到了车重、轴重、轴间距和车间距等参数的分... 为得到并道运行状态下车辆荷载对桥梁结构的作用效应,利用1座连续梁桥的实测车辆荷载数据,研究了并道运行状态下高速公路桥梁的车辆荷载效应分析方法。首先,根据车辆并道的特点,通过EM算法得到了车重、轴重、轴间距和车间距等参数的分布特征;然后,针对并道运行状态下车间距减小和拥堵的2种情况,提出了相应随机车辆荷载流的模拟方法;最后,结合随机车辆荷载影响线和极值分布理论,计算得到了并道运行状态桥梁车辆荷载效应的评估值,并分析了车间距对车辆荷载效应的影响规律。研究结果表明:并道运行状态下车重、轴重、轴间距服从混合Gauss分布,车间距服从对数正态分布;针对并道运行状态随机车辆荷载的模拟方法可以较好地分析该状态下高速公路桥梁的车辆荷载效应,其中车辆并道状态下所研究桥梁的荷载效应评估值分别为汽车超-20、公路Ⅰ级的1.13、1.03倍;当车辆并道且发生拥堵的最不利状态时,荷载效应分别为设计荷载汽车超-20、公路Ⅰ级的1.29、1.17倍;车辆并道受车间距的影响较大,车间距在2~5m时车辆间距内的效应值与车辆间距的大小基本呈线性关系,当车辆间距控制在10m以上时,可确保该桥实际车辆荷载效应小于设计荷载效应。研究结果可为并道运行状态桥梁承载能力评估和并道运行的交通布控提供参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 车辆荷载效应 随机荷载流 并道 极值分布

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装药形状对爆炸作用下钢桥面板损伤的影响研究

12

作者 甘露 宗周红 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期80-93,共14页

炸药的装药形状会显著地影响炸药能量的释放方向,因此,不同的装药形状会对爆炸作用下的结构造成不同的响应与损伤。为研究装药形状对爆炸荷载作用下钢桥面板(钢板和U肋加劲钢板)的动力响应和损伤的影响,基于LS-DYNA建立了钢板和U肋加劲... 炸药的装药形状会显著地影响炸药能量的释放方向,因此,不同的装药形状会对爆炸作用下的结构造成不同的响应与损伤。为研究装药形状对爆炸荷载作用下钢桥面板(钢板和U肋加劲钢板)的动力响应和损伤的影响,基于LS-DYNA建立了钢板和U肋加劲钢板在爆炸荷载作用下的有限元模型,并基于现场试验的破坏现象、板的残余位移和加速度时程结果进行了有限元模型的验证。使用基于验证的有限元模型,分析了3种形状(球形、立方体和长径比为1的圆柱体)装药在局部爆炸和整体均匀爆炸作用下钢板和U肋加劲钢板的动力响应和塑性损伤。并在圆柱体装药中考虑圆柱体轴向和径向分别正对钢板和U肋加劲钢板所造成的不同响应与损伤。研究结果表明:在局部爆炸和整体爆炸工况下,圆柱体-1(轴向正对板面)与立方体装药对U肋加劲钢板和平钢板造成的塑性损伤具有较高的相似性;在局部爆炸工况下,圆柱体-1和立方体装药对U肋加劲钢板和平钢板造成的变形的局部特征显著大于圆柱体-2(环形正对板面)和球形装药,平钢板和U肋加劲钢板在局部爆炸工况下会出现明显的内圆顶变形;球形装药爆炸下的平钢板和U肋加劲钢板的位移响应和塑性损伤最小,且球形装药爆炸下钢板和U肋加劲钢板的变形较为均匀;4种装药布置形式的炸药爆炸下,钢板和U肋加劲钢板的位移响应和损伤排序为立方体≈圆柱体-1(轴向正对板面)>圆柱体-2(环向正对板面)>球形。 展开更多

关键词 桥梁工程 爆炸作用 现场试验 钢桥面板 装药形状 位移响应 损伤

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