期刊,中国公路学报 2024年卷9期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

中国公路学报

主　　编：马建

出版周期：双月刊

国际刊号：1001-7372

电子邮箱：glxb@chd.edu.cn

电　　话：029-82334387

邮政编码：710064

地　　址：西安市南二环路中段长安大学内

中国公路学报/Journal China Journal of Highway and TransportCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>本刊是中国公路学会主办的公路交通行业最权威的学术性刊物，主要刊载道路工程、桥隧工程、筑路机械工程、汽车与汽车运输经济与工程经济等专业的应用技术及理论性文章，并适当报道有关公路交通的新技术、新材料、新工艺以及国内外重大学术活动、工程建设及科技动态信息等。

正式出版

收录年代

分级车辆火灾下吊索系统的抗火性能计算方法

刘志李国强

1-16页

查看更多>>摘要：为计算车辆火灾下悬索桥吊索系统的抗火性能,将桥梁车辆火灾分为五级:第一、二级为乘用车火灾,第三、四级为货车火灾,第五级为油罐车火灾,采用不同的最大热释放速率和最大燃烧时长对其进行表征.根据已有的车辆火灾试验,验证该分级方法的合理性,并结合车辆火灾事故,建立第三、四、五级车辆火灾火源的几何特征.采用圆柱火焰辐射体模型,计算乘用车火灾的空间辐射热流密度,并得到3例足尺汽车火灾试验的验证;采用棱柱火焰辐射体模型,计算货车火灾的空间辐射热流密度;采用经液化天然气池火试验验证的计算流体动力学方法,计算有横风时油罐车火灾下吊索表面的空间热流密度包络;推导了吊索截面在辐射热流密度边界条件下的增量法升温计算公式,并得到了有限元模型的验证.根据已有的高强钢丝高温力学性能试验,基于吊索在火灾下的承载能力极限状态,提出了吊索临界温度与吊索设计安全系数的函数关系.最后,整合上述研究结果,提出了分级车辆火灾下吊索系统抗火性能的五步计算方法,可为悬索桥吊索系统的抗火安全评定与设计提供参考.

关键词：

桥梁工程车辆火灾理论分析吊索系统抗火性能悬索桥

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万方数据

油轮爆火环境悬索桥安全性能预测与预警方法研究

张岗陆泽磊袁卓亚傅彦青...

17-33页

查看更多>>摘要：油轮爆燃火灾威力巨大,严重威胁跨海桥梁的安全性能.为研究悬索桥在油轮爆燃致复杂极端火灾环境中的结构响应,明确悬索桥遭遇复杂极端火荷载时的安全性能,选取某大跨径悬索桥作为研究对象,给出了油轮爆火(爆燃火灾)时悬索桥结构安全性能(耐火性能)预测过程.首先采用火灾动力学-有限元(CFI-FEM)耦合方法,重构了油轮爆燃火灾环境,建立了悬索桥局部受火梁段和全桥结构在油轮爆火环境的三维多尺度数值预测模型,深入揭示了油轮爆火时局部受火梁段的传热模式和全桥结构性能演变规律.继而,研究了油轮爆火时悬索桥钢箱梁(加劲梁)的高温响应和失效模式,分析了不同起火位置、起火面至钢箱梁底板距离和风速对悬索桥火灾响应行为的影响,提出了油轮爆火环境悬索桥耐火极限预警方法.研究结果表明:油轮爆火环境悬索桥局部受火梁段随受火时间其变形不断增大,受火梁段表现出整体下挠后中间区域上拱的失效模式,导致中间区域吊索索力呈现出先增大后减小的发展趋势;起火位置对悬索桥整体结构性能影响较大,随着起火位置接近悬索桥跨中区域,该区域梁段较近塔区域梁段受火下挠量增加62％;起火面至钢箱梁底板距离由50 m减到20 m时,局部梁段的下挠峰值和总上拱值(下挠峰值与上拱峰值之差)增幅超过19％,结构失效时间提前10 min;风速会改变油轮爆燃火焰形态,明显影响悬索桥加劲梁两侧边箱梁的受热面分布形态和高温响应特征,风速8 m·s-1时迎风侧边箱梁受火强度明显减弱,相对2 m·s-1时底板总上拱幅度减小17％;钢箱梁底板反弯变形时的临界温度介于510 ℃～550 ℃之间,钢箱梁底板屈曲失稳时的极限温度介于685 ℃～715 ℃之间,临界温度和极限温度可作为钢箱梁结构安全性能的两阶段预警温度,从而实现钢箱梁失效前的2次实时预警.研究结论可为复杂火灾环境缆索承重钢桥结构安全性能监测和预警提供理论依据,进一步指导同类型桥梁的安全运维.

关键词：

桥梁工程油轮爆燃火灾CFD-FEM耦合方法安全性能预测悬索桥预警温度

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万方数据

在役斜拉桥车致火灾作用下拉索抗火性能研究

冯锦鹏李经纶高康杨兴...

34-45页

查看更多>>摘要：拉索在桥梁服役期间易遭受腐蚀、车致火灾等因素的影响.当前在役斜拉桥复杂环境作用下结构安全评估方法研究尚不完善.因此,以某服役时间超过25年的斜拉桥拉索为研究对象,开展在役钢丝高温下的拉伸试验,得到在役钢丝高温下力学性能退化规律和计算模型.基于在役钢丝高温下力学性能退化规律,利用Fire Dynamics Simulator软件建立300 MW油罐车失火工况下的火源模型.通过ANSYS分别建立在役斜拉桥拉索传热分析模型和在役斜拉桥结构模型,并开展结构热力耦合分析.结果表明:最不利条件下,300 MW油罐车火灾总计造成桥梁1/4跨附近3组(共6根)斜拉索失效断裂,各组拉索断裂时间分别为551、592、1 064 s;自重作用下主梁挠度最大下降0.08 m,挠跨比1/1 250,主梁挠度变化速率最大值为9.6 mm·min-1,均处于规范(JTG/T D65-01-2007)的限值内;300 MW油罐车火灾不会造成该在役斜拉桥结构整体垮塌,但会对斜拉桥拉索造成不可逆的严重损伤.研究成果可为在役桥梁复杂环境作用下结构安全分析与评估提供参考.

关键词：

桥梁工程在役拉索火灾试验抗火性能腐蚀火灾作用

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万方数据

强降雨作用下隧道火灾烟气蔓延特性及控制试验

范传刚盛子琼栾蝶焦澳...

46-54页

查看更多>>摘要：为探究强降雨对隧道火灾烟气蔓延特性及烟气控制的影响,基于Froude准则搭建了1∶15的缩尺模型隧道试验台,设置了4个不同的降雨强度、4个火源功率以及6个纵向通风速度,对强降雨作用下的隧道火灾烟气蔓延进行试验研究.结果表明:降雨发生时,隧道洞口在降雨作用下产生压差,最终在隧道内诱导形成纵向气流;诱导气流速度随降雨强度的增大而增大.降雨强度较大时,火源上游的烟气在诱导气流的限制下无法从火源上游洞口处溢出;对强降雨作用下的隧道火灾烟气进行纵向通风控制时,纵向通风气流的驱动力一部分用于消除热烟驱动力带来的烟气回流趋势,另一部分用于抵消降雨诱导气流在隧道内的影响.试验结果发现回流长度、临界风速均随降雨强度的增大而增大.火源功率为3.03、6.06、9.09、12.12 kW时,临界风速在强降雨作用下分别提高25.6％、17％、14％以及9％,说明强降雨对隧道火灾烟气纵向通风控制的作用随火源功率的增大而减小.基于前人模型和试验结果建立了强降雨作用下隧道火灾临界风速的量纲一的预测模型,明晰了强降雨影响隧道火灾烟气蔓延及控制的机制.

关键词：

隧道工程火灾烟气控制缩尺模型试验隧道火灾强降雨

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万方数据

火灾后盾构隧道衬砌结构残余承载力评估模型研究

陆尧亮姜健王波李海锋...

55-67页

查看更多>>摘要：火灾后如何准确、迅速地评估隧道结构残余承载力,直接影响着应急处置及修复工作的可靠性和经济性.以盾构隧道衬砌结构为研究对象,结合层次分析法和数值模拟确定火灾后结构损伤指标体系,研究各指标对隧道结构残余承载力的影响规律;利用聚类分析理论将损伤程度划分为轻度损伤、中度损伤、严重损伤、极度损伤、破坏5个等级,并基于神经网络建立盾构隧道结构火灾后力学性能评估模型.研究结果表明:损伤面积、剥落深度、混凝土劣化深度、混凝土强度折减和螺栓强度折减是影响盾构隧道火灾后残余承载力的主要因素,随着各因素劣化程度的增加,结构力学性能下降,但下降幅度与表现形式有较大差异;BP神经网络可有效用于盾构隧道火灾后性能评估,预测结果平均误差在10％以内.

关键词：

隧道工程盾构隧道数值模拟残余承载力层次分析法BP神经网络

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万方数据

现浇及装配式超高墩连续刚构桥碰撞响应及其影响试验

王瑾许维炳杜修力白少聪...

68-82页

查看更多>>摘要：现浇及灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥(CSHP-B、PSHP-B)具有显著的高柔特性,二者地震诱发碰撞及其影响尚不明晰.鉴于此,设计制作了缩尺比为1/20的主桥和边联模型桥,通过振动台试验探究了非长周期地震动、长周期非脉冲型地震动、近断层脉冲型地震动作用下CSHP-B和PSHP-B主桥与引桥碰撞响应及其影响.结果表明:考虑碰撞后,CSHP-B及PSHP-B主梁(墩顶)峰值位移有所减小,而边联主梁(墩顶)峰值位移有所增加;PSHP-B的主梁(墩顶)峰值位移比CSHP-B大,且PSHP-B主梁峰值位移减小率(-8.6％～-19.8％)以及边联峰值位移增长率(+6.9％～+17.5％)均更大.CSHP-B、PSHP-B主桥与边联峰值碰撞力和碰撞次数随激励强度的增加而增加,且近断层脉冲型地震动激励下碰撞次数相对较少;与CSHP-B相比,PSHP-B的峰值碰撞力更大且碰撞次数更少.碰撞会增加高阶振型对2类主桥主梁位移响应的影响,减小二者的墩底纵筋峰值应变和峰值弯矩(曲率),且对PSHP-B的损伤发展影响更大.

关键词：

桥梁工程超高墩连续刚构桥振动台试验相邻联碰撞高阶振型

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内填砂粒的桥梁钢管桩围堰船撞试验与模拟

方海居慰祝露张新晨...

83-95页

查看更多>>摘要：为避免船舶与桥梁相撞威胁交通运输安全,提出一种设置在桥墩处的内填砂粒永临结合钢管桩围堰防撞设施.参照某桥梁工程,设计、制作缩尺比为1:25的新型防船撞设施模型,进行水平撞击试验并对比分析有无防撞设施的桥墩模型在撞击荷载作用下撞深和撞击力时程曲线;采用非线性有限元模型,对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟,并与试验结果进行对比,验证其有限元结果的可靠性;结合该实际工程,建立船-防撞设施-桥碰撞有限元模型,开展数值模拟研究,分别计算4组撞击工况中防撞设施对峰值撞击力的削减效率.研究结果表明:相比于无防撞设施的桥墩,新型防船撞设施模型受到撞击后,钢管桩围堰可有效保护船艏,对撞深削减率为34.25％;撞击力峰值和撞击深度的误差分别小于10％和5％,验证了有限元模型的精确性;随着船舶质量和撞击速度的增加,峰值撞击力削减率越大,其中200 000 t级船舶以3.97 m·s-1减载正撞SZ02#南塔,峰值撞击力削减率达38.11％.因此,内填砂粒耗能材料的钢管桩围堰防船撞设施可较好削力,减轻撞击过程中船舶、桥墩、防撞设施损伤程度,为实际桥梁防撞设计提供参考依据.

关键词：

桥梁工程船桥碰撞缩尺试验钢管桩围堰有限元模拟防撞设施

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万方数据

寒区冰激桥墩动力模型试验

李忠龙葛思佳刘鸿娇李顺龙...

96-106页

查看更多>>摘要：冰激振动是影响寒冷地区桥梁行车舒适性和安全性的重要因素.以松花江上流冰期典型简支梁桥为研究对象,采用相似理论,建立桥梁的缩尺模型,通过模型试验探究冰排撞击位置和撞击速度对动冰荷载和桥墩结构响应的影响,解译冰激力作用时程特征,揭示冰激振动耦合作用规律.试验结果表明:撞击后的冰排先发生挤压破碎,后发生纵向劈裂,冰排破碎过程中同时存在碎冰的挤出和剥落现象;破冰棱体结构有很好的破冰效果,试验中冰排在7 cm·s-1撞击速度下的冰力值大约是52.63 cm·s-1撞击速度下冰力值的2倍;撞击破冰棱体时的结构响应明显小于撞击圆墩时,在冰排劈裂瞬间横向加速度响应出现并达到峰值,应变和位移响应幅值随冰排速度变化不明显;在冰力加载阶段应变和位移曲线与冰力作用过程吻合较好,可以利用应变和位移响应反演冰力时程,解决了力传感器难以布设的难题.寒区冰激桥墩动力模型试验研究为寒冷地区桥梁的安全评估、结构设计和异常预警提供了数据基础.

关键词：

桥梁工程冰激振动模型试验寒区桥梁冰力荷载结构响应

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基于桥梁监测系统振动响应的浮吊船-悬索桥主梁碰撞荷载估算与分析

朱亚飞任伟新王亚飞

107-118页

查看更多>>摘要：船桥意外碰撞事故具有突发性和难以预测性,此时碰撞物质量、碰撞速度与角度以及接触刚度等参数未知,导致无法确定真实的碰撞荷载大小,这给意外碰撞后桥梁的安全评估和修复决策带来困难.鉴于结构长期健康监测系统在重大桥梁中的广泛应用,其可用于记录突发碰撞时桥梁的振动响应,如何仅利用结构的振动响应来估算突发碰撞荷载大小成为一个亟需解决的问题.以浮吊船的起重臂与悬索桥主梁意外碰撞事故为背景,采用半正弦船桥碰撞荷载模式,建立该悬索桥的有限元模型,模拟计算24种不同碰撞工况时指定测点的振动响应峰值.数据拟合结果表明:主梁振动响应峰值与碰撞荷载峰值之间呈线性关系,且该线性曲线的斜率与碰撞持续时间有关,从而拟合出结构振动响应峰值、碰撞荷载峰值与碰撞持续时间三者之间的关系式,基于该式根据结构任意两点的碰撞振动响应峰值,便可估算出碰撞荷载峰值与持续时间.最后利用悬索桥健康监测系统记录的意外碰撞振动响应数据所估算得到的碰撞荷载模式,施加在桥梁的有限元模型进行碰撞计算.计算结果表明:主梁碰撞损伤深度和宽度与实际碰撞损伤区域尺寸吻合良好,验证了所建立的仅基于结构碰撞振动响应峰值估算意外碰撞荷载模式的方法合理性.所提方法不涉及动力学逆问题复杂的理论计算,简单实用,可用于安装了长期健康监测系统的重大桥梁意外碰撞时碰撞荷载的估算.

关键词：

桥梁工程船桥碰撞有限元模拟碰撞荷载碰撞计算振动响应结构健康监测

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盾构隧道联络通道涌水涌砂诱发结构倒塌试验

柳献孙齐昊范森

119-132页

查看更多>>摘要：国内外盾构隧道建设施工过程中发生过多起由于局部涌水涌砂进而诱发结构倒塌的事故,造成巨大的经济损失.由于隧道倒塌事故具有突发性与隐蔽性的特点,针对盾构隧道结构倒塌的发展过程与力学机理的研究尚处于起步阶段,难以针对性提出有效的防控措施.为了探明盾构隧道联络通道涌水涌砂进而诱发结构倒塌的机理,为后续防控措施提供理论基础,以上海地铁4号线事故案例为研究背景,设计并开展了盾构隧道联络通道涌水涌砂诱发结构倒塌的模型试验,重现了盾构隧道倒塌的发展过程,对倒塌过程中的地层响应与隧道响应进行了讨论,进而提出隧道渗漏诱发结构倒塌的发展过程与原因.结果表明:①隧道渗漏后渗流侵蚀作用在外部地层产生土洞,土洞在形成→失稳→再现的过程中向地表发展;②地层土拱效应造成隧道外荷载重分布,进而引发隧道结构大变形;③土洞达到临界高度时地表土体失稳坠落,冲击荷载造成隧道结构倒塌,试验中最大冲击荷载达到正常水土荷载的13倍;④初步提出用于计算隧道受冲击荷载的理论计算公式.

关键词：

隧道工程结构倒塌模型试验冲击作用土拱效应渗流侵蚀

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