大跨度PC斜拉桥在长期荷载作用下的时变效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51208229
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    甘泉
  • 依托单位：
    暨南大学
  • 学科分类：
    E0805.工程材料
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Various damages appear in PC cable-stayed bridges due to long-term loading in service, and these damages can affect the safeties of the structures. However, current research on time-varying effects on bridge structures is still immature and does not consider the interactions between different damages. This project focuses on the analysis of time-varying mechanical behaviour, several PC cable-stayed bridges in service are studied as engineering examples. Using the indoor experiments, full-scale measurements and finite element (FE) method, the shrinkage and creep model of concrete, corrosion model of cables and temperature loading model are modified and improved. The assembled plate-girder elements considering the initial damage and the catenarian cable elements considering the effects of corrosion are derived using energy variational principle. Using the new finite elements and the modified or improved time-varying loading models, the FE simulation models considering the time-varying effects of PC cable-stayed bridges are also developed. These models can be used for quantitative analysis of the effects of various time-varying damages to the bridges. Furthermore, they can be used as the guidance of the structural safety evaluation of PC cable-stayed bridges in service, and also help draw up the repair and maintenance methods. This project investigates various time-varying effects on PC cable-stayed bridges in service, and establishes proper bridge safety evaluation model, which can promote the development of bridge health diagnosis and treatment methods.
服役期PC斜拉桥在各种长期荷载作用下出现了不同程度的病害，直接影响到结构的使用安全。本项目针对目前结构时变效应研究较为分散、没有综合考虑各种病害之间耦合作用的现状，对大桥在长期荷载作用下的时变力学行为进行深入的研究。以多座典型PC斜拉桥为工程背景，通过室内试验、现场实测和有限元数值模拟技术，对PC斜拉桥的混凝土收缩徐变模型、拉索锈蚀模型和温度荷载模型进行了修正和完善；并采用能量原理构造PC斜拉桥服役期间考虑初始缺陷的主梁"板梁单元"和考虑锈蚀影响的悬链线拉索单元，引入修正和完善的时变荷载模型，建立了PC斜拉桥服役期间考虑时变效应的有限元分析模型。采用该模型可定量分析各时变效应对桥梁结构受力性能的影响，为服役期PC斜拉桥的结构安全评估和维修养护对策制定提供指导。本项目对服役期PC斜拉桥的各种时变效应进行了综合研究，建立了更为准确的桥梁安全评估模型，可进一步推动桥梁健康诊断与处治方法的发展。

结项摘要

本项目以多座典型PC斜拉桥为工程背景，通过室内试验、现场实测和有限元数值模拟技术对服役期PC混凝土斜拉桥在长期荷载作用下的时变力学行为进行了深入的研究。主要研究内容及成果如下：. 1.以CEB-FIP1990模式为蓝本，研究变温变湿环境中的徐变系数计算问题，提出了以等效加载龄期和等效持载龄期来分别反映环境变化在养护和持载阶段对徐变特性的影响，对CEB-FIP1990徐变模式进行了改进，使得其适用于在役PC斜拉桥的时变效应分析。. 2.构造了组合式加筋板梁单元，将PC斜拉桥的混凝土主梁离散为顶板、底板、腹板、加劲肋等子单元组合而成的组合单元。将各类子单元视为梁单元，分别推导了子单元的刚度矩阵，再利用位移协调关系，通过位移转换矩阵，将各子单元组拼为组合板梁单元。将钢筋采用分层弥散的方式也作为一类子单元，考虑其对整体刚度的贡献，对于钢筋的损伤，通过弹性模量的折减进行考虑。对于裂缝，通过对裂缝出现位置处的子单元赋予不同的材料属性进行折减，该方法提高了时变结构建模和计算分析的效率，可精细地模拟出服役期间PC斜拉桥各板件不同程度缺陷对其力学性能的影响。. 3.结合本课题提出的改进的收缩徐变模型及板梁有限元法，提出了混凝土箱梁徐变效应的分区分块分析方法，可精细化的考虑混凝土箱梁不同板件之间的徐变差异，提高徐变效应的计算精度。. 4.提出了斜拉桥索力计算的统一实用公式，可准确的对斜拉桥的索力进行识别，跟踪测试了斜拉桥索力在服役期不同阶段的时变情况，引入Lemaitre参数考虑拉索损伤影响，提出了考虑拉索损伤和索力松弛的悬链线单元。. 5.跟踪测试了中山板芙二桥和湖南洞庭湖大桥在服役期内的主梁和主塔的温度场分布情况，对现有规范规定的温度场分布进行了适当修正，提出了适用于背景桥梁的温度荷载公式。. 6.利用通用有限元软件ANSYS的二次开发功能，将带缺陷的组合板梁单元和拉索单元嵌入ANSYS分析软件。利用软件提供的UPFs平台，实现了用户自定义单元，建立了在役PC斜拉桥的全桥分析模型，并对中山板芙二桥和湖南洞庭湖大桥进行了详细的算例分析，系统研究了混凝土收缩徐变、温度荷载和拉索索力松弛对桥梁受力性能的影响。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
平板焊接接头纵向残余应力修正估算公式
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    工程力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄永辉;王荣辉;傅继阳;甘泉
  • 通讯作者：
    甘泉
Unified Practical Formulas for Vibration-Based Method of Cable Tension Estimation
基于振动的缆索张力估算方法的统一实用公式
  • DOI：
    10.1260/1369-4332.18.3.405
  • 发表时间：
    2015-03-01
  • 期刊：
    ADVANCES IN STRUCTURAL ENGINEERING
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Huang, Yong-Hui;Fu, Ji-Yang;Liu, Ai-Rong
  • 通讯作者：
    Liu, Ai-Rong
钢管混凝土徐变预测模式的对比分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    混凝土与水泥制品
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄永辉;甘泉;饶瑞
  • 通讯作者：
    饶瑞
基于敏感度分析的B3模式钢管混凝土徐变计算实用公式
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    水利与建筑工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄永辉;甘泉;饶瑞
  • 通讯作者：
    饶瑞
考虑整体节点刚域影响的钢桁梁桥空间受力计算分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    中国铁道科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄永辉;王荣辉;饶瑞
  • 通讯作者：
    饶瑞

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其他文献

基于振动频率法的两端固支拉索索力计算实用公式
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1672-1144.2018.01.011
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    水利与建筑工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    甘泉;黄永辉;王荣辉;甄晓霞
  • 通讯作者：
    甄晓霞
一种结合曲率与平行向量的实时指尖检测方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    图学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    汪云;甘泉;李琳
  • 通讯作者：
    李琳
以跨学科大纵深研究策源重大原始创新:新一代集成电路光刻系统突破的启示
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中国科学院院刊
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    余江;刘佳丽;甘泉;张越
  • 通讯作者：
    张越
阴离子协同组装折叠体
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Chemical Journal of Chinese Universities
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王颖;甘泉;江华
  • 通讯作者：
    江华
基于徕卡GNSS动态位移监测数据的桥梁自振频率识别方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国科技论文在线
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    饶瑞;汪子豪;甘泉;甄晓霞
  • 通讯作者：
    甄晓霞

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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