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爆炸荷载作用下城市桥梁动态响应及其损伤过程分析被引量：13: 2015年; 为了对人流、车流密集的城市市政桥梁进行合理的抗爆设计和爆炸风险评估,提出了爆炸荷载作用下城市桥梁动态响应与损伤过程分析的数值方法.首先,通过对城市桥梁爆炸风险源的分析,确定城市桥梁可能遭遇的爆炸源类型及爆炸荷载工况.然后,基于大型通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立桥梁、炸药和空气三者的有限元模型,分别选择JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程与线性多项式状态方程对炸药和空气模型进行定义,选用ALE(arbitrary Lagrange-Euler)算法模拟爆炸冲击波在空气中的传播;通过改变炸药的安放位置和质量,得到爆炸荷载作用下桥梁关键部位的位移响应、Von-Mises应力分布和整个桥梁的破坏形态,并模拟爆炸后桥梁的损伤过程;以Tuler-Butcher损伤累积准则为依据,求得某些指定单元在不同爆炸距离和不同TNT当量下的损伤累积曲线.最后,以一座大型钢桁架拱桥为例说明本文提出的方法的计算过程,其计算结果可作为桥梁抗爆设计和爆炸风险评估的依据.; 朱劲松邢扬; 关键词：爆炸荷载钢桁架拱桥数值模拟

基于PZT波传播法的混凝土内部钢筋锈蚀监测方法被引量：5: 2016年; 为有效监测钢筋混凝土结构内部钢筋的锈蚀,提出了基于压电陶瓷(PZT)波传播法的钢筋锈蚀监测方法.首先,基于PZT波传播法对变形钢筋进行了试验研究及数值模拟,找出了应力波在无锈蚀钢筋中的传播衰减规律;然后,设计制作了18个钢筋混凝土试件,在埋入每个试件中的钢筋表面相同位置粘贴PZT激励器/传感器;最后,对试件进行电化学快速锈蚀,并在试件锈蚀过程中,对其进行PZT测试,来追踪锈蚀对应力波传播特性的影响.结果表明:钢筋锈蚀严重影响应力波的传播衰减规律,传感器接收到的信号幅值与钢筋锈蚀率之间呈二次函数的关系.; 朱劲松高志玉; 关键词：钢筋锈蚀

爆炸荷载作用下城市高架桥动态响应及其倒塌过程分析方法被引量：5: 2015年; 为了对城市高架桥进行合理的抗爆性能评估和抗爆设计,本文基于数值模拟提出了爆炸荷载作用下城市高架桥动态响应及其倒塌过程分析方法。首先,分析了城市桥梁爆炸风险源并确定了城市高架桥可能遭受的爆炸荷载。然后,基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立桥梁、炸药和空气模型;改变炸药的位置和重量,得到爆炸荷载作用下桥梁关键部位的Von-Mises应力分布、位移响应和桥梁的整体破坏形态,并模拟桥梁在爆炸后的损伤及倒塌过程。最后,以3跨1联的匝道桥为研究对象,说明本文方法的分析过程。结果表明:所采用的方法可以有效地模拟爆炸荷载作用下城市高架桥动态响应及其倒塌过程,计算结果可作为该桥抗爆设计的依据。; 夏晓光朱劲松; 关键词：爆炸荷载城市高架桥数值模拟

基于损伤-断裂综合法的钢筋混凝土桥梁疲劳寿命分析方法研究: 2016年; 为了保证既有混凝土桥梁使用安全,提出基于损伤-断裂综合法的疲劳寿命评估方法。引入临界损伤度的概念,并通过损伤阶段与断裂阶段名义应力等效原则推导临界损伤度的计算公式,基于线性损伤累积理论及临界损伤度计算了钢筋裂纹萌生的疲劳寿命;基于Pairs公式及等效应力幅公式积分得到钢筋裂纹扩展阶段疲劳寿命,详细介绍了初始裂纹、临界裂纹尺寸计算方法;两者叠加得到结构总的疲劳寿命。根据原始档案资料,运用ANSYS有限元软件建立某桥梁格有限元模型,基于车桥耦合振动程序求得各验算点钢筋动力响应的应力历程,并由雨流计数法得到应力谱,采用损伤-断裂综合法对其进行了疲劳寿命评估。; 白伦华朱劲松; 关键词：车桥耦合振动

预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究被引量：1: 2015年; 基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。; 白伦华朱劲松; 关键词：桥梁工程预应力混凝土箱梁桥

基于小波包能量的桥梁损伤识别指标被引量：22: 2015年; 为达到桥梁结构损伤识别的目的,基于小波包分析方法提出了小波包能量变化率平方和(the sum square of wavelet packet energy change rate,简称WPERSS)损伤指标。分别将健康与损伤结构的加速度响应信号进行小波包分解得到小波包能量,通过计算小波包能量变化率平方和损伤指标进行损伤识别。对简支梁模型进行数值模拟,分析单一损伤与两处损伤时不同损伤程度的损伤识别情况,分析不同噪声水平对识别效果的影响。结果表明,该指标可有效识别损伤位置且对噪声具有鲁棒性。对装配式双塔斜拉桥模型进行试验,联合多个测点响应的损伤指标可以判别结构的不同损伤状态,验证了小波包能量变化率平方和指标的有效性。; 朱劲松孙雅丹; 关键词：小波包损伤识别

钢筋混凝土桥面板疲劳数值分析方法被引量：17: 2012年; 为了模拟车辆荷载作用下桥面板的疲劳损伤退化过程,提出了针对公路钢筋混凝土桥面板疲劳失效过程的数值分析方法。首先在各国相关试验与研究的基础上,通过编制合理的荷载谱,将复杂的车辆荷载进行简化等效;然后提出了高周循环荷载下受弯构件中钢筋与混凝土材料的疲劳本构关系,基于ABAQUS软件对一试验板建模分析,验证了疲劳本构关系的正确性;最后,对某实际钢筋混凝土桥面板进行疲劳数值分析与疲劳寿命预测。结果表明:该桥面板的抗疲劳寿命满足要求;所建立的材料疲劳本构关系能够有效模拟钢筋和混凝土在循环加载过程中力学性能的衰减规律。; 朱劲松闫广鹏; 关键词：桥梁工程钢筋混凝土桥面板数值模拟等效荷载

正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展机理及数值模拟研究被引量：33: 2014年; 为追踪正交异性钢桥面板的疲劳裂纹扩展过程及通用的正交异性板钢桥抗疲劳设计与开裂加固提供理论指导,提出基于实桥有限元模型进行正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展模拟方法及流程。建立桥梁整体有限元模型进行恒活载作用下整体分析,结合实桥调查结果确定全桥疲劳关键部位;建立含焊接细节的疲劳关键部位精细化模型进行疲劳应力幅分析,并基于车桥耦合振动分析考虑冲击系数对应力幅影响,确定裂纹扩展方向、路径及寿命,进行疲劳裂纹扩展全过程分析;以既有大跨度斜拉桥正交异性桥面板疲劳裂纹扩展分析为例,验证该方法与计算流程的可行性、准确性,并为该桥运营期疲劳失效维修、加固提供理论依据。; 朱劲松郭耀华; 关键词：正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展数值模拟裂纹扩展寿命

在役钢筋混凝土梁桥极限承载力简化分析方法: 2016年; 针对目前应用较为广泛的钢筋混凝土梁桥,提出了基于混凝土梁单元-刚臂元-弹簧单元-钢筋单元体系的ANSYS有限元非线性分析模型.并以量大面广的钢筋混凝土简支T型梁桥为例,利用该有限元非线性分析模型对影响其极限承载力的各个参数进行了分析研究,以此推导出了此类简支梁桥的极限承载力公式.最后通过一些实桥分析,对比ANSYS与推导公式的计算结果,验证了该公式的可靠性.; 张世春朱劲松; 关键词：钢筋混凝土 T型梁桥极限承载力

混凝土桥梁氯离子侵蚀过程仿真的细胞自动机模型被引量：7: 2013年; 为准确高效地模拟钢筋混凝土桥梁在运营期间氯离子的侵蚀过程,并获得梁截面内任意时刻任意位置的氯离子浓度,提出基于细胞自动机理论的混凝土桥梁氯离子侵蚀过程模拟方法.首先,根据细胞自动机原理对氯离子侵蚀过程进行分析,利用简单的局部进化行为模拟复杂的扩散过程.然后,综合考虑时空变异性、水灰比、应力状态等因素对氯离子侵蚀过程的影响,建立多因素耦合作用下的混凝土桥梁的氯离子侵蚀模型.最后,以某T梁为例,分析桥梁服役期间氯离子扩散规律及混凝土水灰比和应力状态对氯离子扩散过程的影响.结果表明,钢筋表面的氯离子浓度值在侵蚀20年时开始趋于稳定,角部区域钢筋更易锈蚀;混凝土水灰比越大,钢筋表面的氯离子浓度增长越快;梁截面拉应力越大,钢筋表面的氯离子浓度增长越快,而压应力越大,钢筋表面的氯离子浓度增长越缓慢.; 朱劲松石晓猛何立坤; 关键词：混凝土桥梁氯离子侵蚀细胞自动机仿真

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国家自然科学基金(51178305)

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