2021年, 第34卷, 第2期　刊出日期：2021-02-20

  

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  中国公路学报. 2021, 34(2): 0-0.

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  封一/四

  中国公路学报. 2021, 34(2): 0-0.

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  桥梁多灾害与抗震韧性最新进展专刊导语

  中国公路学报. 2021, 34(2): 0-0.

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  当前，我国正在实施交通强国、长江三角洲、粤港澳、京津冀、长江经济带、西部大开发以及“一带一路”等国家重大战略，交通基础设施建设仍然是重点任务。桥梁作为交通基础设施的关键节点工程，是我国新型城镇化建设以及区域经济可持续发展的重要支撑。然而，桥梁结构在全寿命周期内常受到多灾害作用，我国及“一带一路”沿线国家和地区多为灾害频发地带，提升桥梁等基础设施工程结构的防灾减灾能力对保障区域经济、社会正常运行和健康发展具有重要作用。近年来，桥梁事故频发，优化结构减隔震技术与抗震韧性，防止结构在多灾害作用下产生极端破坏，提升基础设施系统灾后功能恢复能力，确保桥梁结构服役期间安全性和耐久性，是国内外桥梁结构研究的新趋势。
  近年来，我国依托大量工程实践，在桥梁多灾害及抗震韧性领域取得了较多研究成果，为桥梁结构安全提供了重要理论和技术支撑。为及时总结我国桥梁多灾害与抗震韧性方向的最新研究成果，引领桥梁防震减灾研究的发展方向，推动我国桥梁抗震理论发展和结构创新，《中国公路学报》编辑部邀请同济大学袁万城教授、浙江工业大学彭卫兵教授和北京工业大学贾俊峰教授作为组稿负责人，共同向该领域的知名专家、学者约稿，出版本期“桥梁多灾害与抗震韧性最新进展”专刊，回顾、总结和推广我国桥梁多灾害与抗震韧性研究的最新成果，探讨该方向的发展趋势。本专刊共收到桥梁结构抗灾防灾技术、理论、方法、试验研究以及综述等相关论文近百篇，最终录用19篇。研究内容集中反映在以下几个方面：
  （1）综述。梳理、总结了国内桥梁多灾害和抗震领域最新研究成果，指出了该方向的发展趋势。主要内容包括：抗震智能与抗震韧性、震后功能可恢复桥梁结构等。
  （2）桥梁结构性能演变规律及事故分析技术。主要内容包括：梁桥倾覆设计准则、桥梁车撞损伤机理及承载力演变规律、桥梁单元刚度损仿识别方法、下承式系杆拱桥振动试验和模拟、桥梁倒塌过程仿真分析等。
  （3）结构减震隔震理论、技术与方法。主要内容包括：外置耗能器对预制RC桥墩抗震性能的影响、跨断层独塔斜拉桥地震响应特征规律等。
  （4）桥梁附属构件减灾性能研究与应用。主要内容包括：防落梁限位装置力学性能试验、伸缩缝疲劳分析与优化、组合梁槽口式连接界面抗剪性能研究、可变桁架加固短梁力学性能、悬索桥长吊索更换技术研究等。
  （5）桥梁多灾害作用及其效应。主要内容包括：风-地震联合作用振动分析、风雨联合概率分布研究、地震设计状况荷载组合研究等。
  桥梁多灾害与抗震韧性领域基础理论和关键技术的创新发展以及工程实践，是我国从桥梁大国走向桥梁强国的重要支撑。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展，以期为广大专家、学者及工程技术人员提拱学习、交流的平台，促进我国桥梁建设事业的快速、健康与可持续发展。
综述
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  中国桥梁工程学术研究综述·2021

  《中国公路学报》编辑部

  中国公路学报. 2021, 34(2): 1-97. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.001

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  为了促进中国桥梁工程学科的发展，系统梳理了近年来国内外桥梁工程领域（包括结构设计、建造技术、运维保障、防灾减灾等）的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了桥梁工程学科在新材料与结构体系、工业化与智能建造、抗灾变能力、智能化与信息化等方面取得的最新进展；然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了系统梳理：桥梁结构设计方面重点探讨了钢桥及组合结构桥梁、高性能材料与结构、深水桥梁基础的研究现状；桥梁建造新技术方面综述了钢结构桥梁施工新技术、预制装配技术以及桥梁快速建造技术；桥梁运维方面总结了桥梁检测、监测与评估加固的最新研究；桥梁防灾减灾方面突出了抗震减震、抗风、抗火、抗撞和抗水的研究新进展；同时对桥梁工程领域各方向面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望，以期对桥梁工程学科的学术研究和工程实践提供新的视角和基础资料。（北京工业大学韩强老师提供初稿）
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  桥梁抗震智能与韧性的发展

  袁万城, 王思杰, 李怀峰, 贺金海, 党新志

  中国公路学报. 2021, 34(2): 98-117. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.002

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  随着科学技术的飞速发展，各种新技术相互融合，改变着人们的生活，社会呈现出人口、建筑以及财富的高密度特征，人们对灾患的预警、应灾、灾后复原、恢复和重建能力有着更高、更全面的要求，桥梁抗震也向着对各种实际需求具有高质量、高性能适应性的智能性方向发展。为进一步深化可持续发展，当前结构抗震已经从基于生命安全的结构抗震减震转向震后结构功能可恢复与快速修复，这对桥梁抗震的韧性提出了要求。为此，首先介绍了桥梁抗震中智能和韧性的含义，指出其是桥梁抗震研究的2个主要关注点，阐明了智能和韧性之间的相互关联、相互补充关系。而后从近断层地震荷载、桥梁减震体系设计、桥梁装置的设计、可恢复结构和预制装配技术以及桥梁路网系统等方面，基于智能和韧性的视角，总结了研究人员为提升桥梁防震能力所做的努力。并基于现有的工作基础，从抗震体系或装置的多功能与高性能化、监测技术的高效发展以及韧性评价体系的完善方面，阐述了进一步推进抗震智能与韧性应该做的工作。最后，结合当前“互联网+”与“人工智能”等技术在社会各领域中表现出来的引领作用，对未来在设计、运营、震后维修等阶段如何方便、快捷、高效地保证桥梁抗震智能和韧性进行了展望和构想。
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  震后可恢复功能桥梁结构之摇摆桥梁研究综述

  韩强, 贾振雷, 周雨龙, 杜修力

  中国公路学报. 2021, 34(2): 118-133. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.003

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  大震不倒，且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的震后可恢复功能桥梁结构是桥梁地震工程研究的热点之一。同时具有控制损伤和自复位能力的摇摆结构，是实现结构可恢复功能的一种有效途径。对摇摆桥梁结构的研究历程与进展进行了较为系统的梳理和总结。首先介绍了摇摆结构的起源及其在桥梁工程的应用，然后针对摇摆桥梁结构的研发和试验研究、拟静力行为分析方法、动力行为分析模型、抗震设计方法等方面分别进行了探讨。现有研究表明：摇摆桥梁的合理构造和抗震性能得到了各国学者的试验验证，分析理论和设计方法得到不断的发展，但仍然存在一些需要解决的问题。摇摆构造需面向工程需求，研发构造简单、传力机制可靠、耐久性好的摇摆桥梁结构；动力分析理论上，现有模型没有考虑受压区高度影响，需要发展三维动力分析模型和动能折减系数确定方法，使地震作用下摇摆桥梁地震响应和真实情况相一致；缺乏考虑边界条件约束的摇摆桥梁全桥体系动力响应分析；抗震设计上，主要存在性能指标确定等问题，即在明确摇摆结构性能特征基础上，如何平衡抗震性能与经济性能。
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  桥梁双柱式排架墩抗震性能研究进展述评

  石岩, 李军, 秦洪果, 王东升, 王军文, 孙治国

  中国公路学报. 2021, 34(2): 134-154. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.004

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  桥梁双柱墩在国内外中小跨径公路桥梁和城市高架桥中应用非常广泛，但在历次破坏性地震中震害普遍严重。为了揭示桥梁双柱墩在地震作用下的破坏机理，发展具有可恢复功能的防震桥梁双柱墩，实现从双柱墩结构到桥梁工程、再到交通线路乃至整个交通网络的全寿命周期抗震性能设计，对桥梁双柱墩抗震问题的研究进展进行评述。首先总结汶川大地震和国外重大地震中钢筋混凝土桥梁双柱墩的震害情况并分析其特征，主要破坏形式有墩柱的弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏，间系梁的纵向开裂及其与墩柱节点的断裂，盖梁梁体的斜裂缝、冲切开裂及其垫石和挡块的剪裂、剪断、撞碎等。再从抗震性能试验、非线性力学行为及数值模拟、间系梁减震耗能、损伤控制与可恢复功能结构体系、ABC双柱墩及其在强震区的应用问题、抗震加固方法和抗震设计理论等方面对桥梁双柱墩相关的抗震问题研究进展进行系统梳理与评述，进而指出桥梁双柱墩应用与研究中存在的问题。在此基础上，结合当前地震工程领域的主要发展趋势和前沿热点问题，如子结构混合模拟试验、可恢复功能结构和交通系统、多次多灾种耦合作用、全寿命设计、大数据和人工智能等，对双柱墩结构及其桥梁体系未来的研究方向进行展望。
桥梁结构性能演变规律及事故分析技术
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  强倾弱弯梁桥设计准则研究

  彭卫兵, 朱志翔, 谭超, 李翠华, 万华平, 袁万城

  中国公路学报. 2021, 34(2): 155-161. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.005

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  多起梁桥倾覆事故显示，主梁发生横向倾覆而未发生强度破坏，说明独柱墩梁桥的抗倾覆承载力和抗弯承载力不匹配。为避免超载作用下梁桥发生非延性的倾覆破坏，提出了强倾弱弯设计准则，并推导了强倾弱弯的计算公式。以跨径分布、箱梁线重度和支座分布等为参数，给出了三跨连续梁超载系数的快速计算公式。进一步以江苏无锡312高架桥、哈尔滨三环路鸿福路段高架桥和湖州104高架桥为例，进行强倾弱弯设计准则分析和初步验证。结果表明：①车道荷载横向偏载、纵向满布是连续梁桥抗倾覆最不利的活载布置方案；②传统独柱墩梁桥难以满足强倾弱弯设计准则，无法保证强度破坏发生在倾覆破坏之前；③忽略支座尺寸、大转动效应以及桥梁实际抗弯承载力与设计抗弯承载力的差异，抗倾覆稳定系数应大于2.88才能实现强倾弱弯，而不是2018版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中规定的2.5。
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  钢筋混凝土柱式桥墩抗车撞可靠度分析研究

  樊伟, 毛薇, 庞于涛, 何广

  中国公路学报. 2021, 34(2): 162-176. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.006

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  目前桥梁车撞以确定性指定事件分析居多，鲜有研究探讨车撞下桥墩的失效概率和可靠性，而制约其发展的主要原因是大样本下碰撞分析计算时的效率和精度问题。为此，探讨将简化分析模型与响应面、蒙特卡洛相结合的可靠度分析方法。首先，建立精细化的车辆撞击跨线桥梁模型，讨论了关键的混凝土本构参数取值问题，给出相应的修正方法。通过与全桥模型进行对比，研究不同简化桥梁结构分析模型的合理性，给出合理的简化桥梁结构分析模型，提高了计算效率。将建立的简化分析模型与响应面方法相结合，合理设置试验工况，通过精细化仿真分析建立车撞后桥墩剩余承载能力的响应面公式。采用建立的响应面作为替代模型，通过蒙特卡洛抽样方法对主要变量进行抽样，计算不同参数情况下的撞后剩余承载能力，基于撞后剩余承载能力的损伤指标，给出了不同损伤状态的失效概率和可靠度。研究结果表明：采用规范公式计算桥墩初始承载能力将会低估撞后桥墩损伤及相应的失效概率，偏于不安全；建立的响应面公式预测精度高，可作为车撞桥墩的替代模型，是一套完整、合理的车撞桥墩可靠度分析方法，可为柱式桥墩抗车撞可靠度设计提供参考。
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  超高车辆撞击下预应力混凝土空心板桥损伤机理及撞后承载力研究

  张景峰, 孔令云, 韩万水, 李小珍

  中国公路学报. 2021, 34(2): 177-187. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.007

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  为研究超高车辆撞击预应力空心板桥的损伤破坏机理及被撞主梁承载力的变化规律，建立精细的预应力空心板桥-双轴卡车碰撞有限元模型，其中车辆模型采用美国国家碰撞分析中心建立的标准双轴卡车模型，并用足尺模型试验结果对空心板桥模型承载力进行验证。分别考虑车辆速度、载质量、超高高度、撞击角度和混凝土强度等因素，采用显式动力分析软件LS-DYNA进行不同参数下超高车辆-桥梁的碰撞分析（共计13种工况）。研究结果表明：在超高车辆撞击作用下，桥梁整体位移和变形较小，空心板桥主要发生局部型损伤，碰撞区域混凝土剥落，部分普通钢筋及预应力钢筋外露甚至屈服退出工作，车辆的碰撞速度、碰撞角度以及结构自身的材料强度对于空心板局部损伤影响较明显；在不同车辆撞击参数下，被撞主梁的竖向抗弯承载能力损失水平都在15%以内，30°角为最不利的撞击角度，损伤结构的承载力下降达14%；混凝土强度为C30时空心板桥撞损后的承载力下降比例要大于C40及C50。在主梁预应力筋因撞击退出工作的情况下，被撞梁的竖向承载性能及变形刚度均明显降低，其中车辆撞击侧预应力底板束失效情况下，竖向承载力仅为损伤前承载力的65%；底板束和腹板束同时失效时，主梁在自重作用下出现整体垮塌。对于预应力空心板桥，需高度重视撞后预应力筋损伤破坏对主梁承载力的影响，在桥梁防撞设计中应予以充分考虑。
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  基于桥梁单元刚度损伤识别的新型间接量测方法研究

  阳洋, 梁晋秋, 袁爱鹏, 卢会城, 罗康辉, 沈小俊, 万勤

  中国公路学报. 2021, 34(2): 188-198. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.008

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  基于移动车辆在桥梁上运行来测试桥梁基频的间接量测法已经获得实桥的验证，提出一种新型间接量测法，该方法有别于牵引车拖动测试车辆一直运行并同步采集信号的传统间接量测方式，需牵引车同时拖动固定间距的前、后2辆测试车辆前行，并在固定点静止采集少许时间后，继续重复操作至测试车辆通行整跨桥梁，利用测试车辆上采集的信号，计算整跨桥梁的传递率矩阵，然后利用奇异值分解识别出桥梁的第1阶模态，进而利用改进的直接刚度法计算桥梁单元弯曲刚度，并进行损伤识别。首先从理论上说明该方法的可行性，然后在各类影响因素下进行数值模拟分析，最后通过某实桥试验进行初步验证。研究结果表明：相比于常规在桥梁上直接测试的方法，提出方法耗时短，机动性好，适用于大面积大区域桥梁集群快速测试；相比于传统间接量测方式，提出方法通行时间虽有少量增加，但能较好解决桥梁阻尼比、测试车阻尼、外激励变化、噪音、桥面粗糙度等传统间接量测方法中存在的问题。
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  桥面不平顺对下承式系杆拱桥振动影响的试验和模拟研究

  张鹏飞, 史吏, 陈俊维, 朱荣芳, 章伟

  中国公路学报. 2021, 34(2): 199-210. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.009

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  为了获得下承式系杆拱桥的汽车荷载冲击系数，在桥面间隔布置橡胶减速条带以形成周期性的不平顺输入，对下承式钢管混凝土系杆拱桥的动挠度进行现场实测。结合自编的车桥耦合（VBI）单元，建立车-桥耦合振动三维有限元分析模型，通过与实测结果对比验证VBI单元的正确性。在此基础上，引入另外3座标准拱桥以形成涵盖4种跨径的下承式系杆拱桥研究对象，输入规范规定的A~D级不平顺，研究车速、车重和桥梁基频对系梁冲击系数的影响。研究结果表明：汽车通过周期间隔布置的减速带时会形成稳态激振，当激振频率接近桥梁的前2阶基频时，引起的系梁动挠度响应最大；系梁的汽车荷载冲击系数随着桥梁基频的增加呈现出先增大后减小的趋势，当小汽车（总重低）行驶于差桥面（D级不平顺）时，规范值明显低估了系梁的冲击系数。
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  广东河源东江大桥倒塌事故分析

  李翠华, 陈林立, 杨利斌, 彭卫兵

  中国公路学报. 2021, 34(2): 211-219. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.010

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  2019年6月14日，广东省河源市东江大桥发生倒塌事故，对此次事故进行研究，初步分析事故原因，为有关事故鉴定部门提供参考依据。针对此次桥梁倒塌发生的原因，通过以下步骤进行分析：①系统地收集事故相关资料，包括事故监控视频、事故残骸照片、桥面车辆行车记录仪画面、桥梁设计图纸。②根据倒塌视频、照片等资料结合拱桥力学特性对事故原因进行初步推测，提出几种可能导致该桥倒塌的因素。③基于设计图纸建立有限元静力模型，模拟验证得到最有可能导致此次事故的因素，并建立动力模型，还原倒塌过程，验证初步推测得到的事故原因。研究结果表明：事故桥3^#墩存在明显的横桥向偏位，使相邻2跨主拱圈的内力发生了显著不利影响，并且越靠近拱脚位置结构更易失效，应力的变化引起第3跨拱脚强度薄弱处最先发生破坏，引起连锁倒塌；早晚温差对事故桥内力的变化影响很小，可以忽略不计；3^#墩顺桥向偏位对相邻2跨主拱圈所带来的内力变化与实际破坏情况不符，可以排除其为事故主要原因。
结构减震隔震理论、技术与方法
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  外置耗能器对自复位预制RC桥墩抗震性能的影响研究

  魏博, 贾俊峰, 欧进萍, 李逸松, 郭扬, 程寿山

  中国公路学报. 2021, 34(2): 220-229. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.011

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  以中国已建成的首座震后自复位桥梁-京台高速（北京段）黄徐路跨线桥为背景，结合自复位结构和装配式结构的特点，发展自复位预制RC桥墩新型结构。设计并制作对桥墩抗侧强度贡献率分别为0，20%及40%的3组外置耗能部件，并对3组自复位桥墩进行水平拟静力往复试验研究。通过桥墩变形和损伤演化过程、力-位移滞回曲线、骨架曲线、试件耗能能力、预应力筋张拉力变化、残余位移、接缝开口和受压区高度变化等评估自复位预制RC桥墩的抗震性能及外置耗能器对其影响。研究结果表明：外置耗能器耗能段均出现明显的高阶屈曲形态，耗能作用明显，附加外置耗能器自复位桥墩的滞回曲线呈明显的“旗帜”形；耗能器的抗侧强度贡献率越高，墩柱的滞回曲线越饱满，墩柱的耗能能力和抗侧承载力也明显提高；加载至偏移率3.5%时，自复位预制墩柱抗侧承载力无明显下降，表现出良好的延性性能；随墩顶水平位移增加，墩柱内轴向预应力筋张拉力基本呈线性增加，建议墩内竖向预应力筋初始张拉力不超过名义屈服强度的70%；为保证自复位墩柱具有较小的残余位移，建议附加外置耗能器对桥墩的抗侧贡献率不宜超过40%。研究可为自复位预制RC桥墩的结构设计、数值模型验证和工程实践提供参考。
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  跨断层独塔斜拉桥的非线性地震响应特性研究

  曾聪, 江辉, 黄磊, 郭辉, 马馨怡, 宋光松

  中国公路学报. 2021, 34(2): 230-245. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.012

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  跨越活动断层的桥梁结构面临地震时断层错动的严重威胁。为合理模拟跨断层地震动的滑冲效应脉冲，基于近断层脉冲型地震动的分解-叠加方法，发展了一种可体现场地高频特征的跨断层地震动合成方法。首次采用最大位移与永久位移之比作为波形参数，基于搜集的96条包含永久位移的地震记录，建立了波形参数与脉冲参数之间的联系。结果表明：所建议方法可以准确地对实际跨断层地震动进行模拟。选取某引桥跨越断层的深水独塔斜拉桥为对象，研究了三向地震动作用下断层跨越角度、断层永久位移、断层最大位移对斜拉桥非线性动力响应的影响规律。结果表明：断层跨越角度对斜拉桥及其引桥地震响应的影响显著，90°左右（60°~105°）跨越断层时主塔的整体安全性更高，这是由于此时脉冲效应主要方向与主塔底抗弯能力较强的方向相一致，主塔的受力分配更为合理，可避免塔底进入强烈的双向非线性受弯状态；同时，90°左右跨越时，跨断层跨的落梁风险最小；随着断层永久位移的增大，主塔响应小幅增长，而墩梁相对位移则明显增大；最大位移与永久位移比表征了平行断层地面运动动力分量与拟静力分量的比例，主塔塔底响应及墩梁位移均随其增大而明显增大，且小角度跨越时跨断层简支梁具有较大的落梁风险。
桥梁附属构件减灾性能研究与应用
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  装配式预应力可变桁架体系加固RC短梁抗弯性能试验

  王磊, 吴兵辉, 张旭辉, 戴理朝

  中国公路学报. 2021, 34(2): 246-255. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.013

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  针对混凝土箱梁腹板开裂、跨中下挠等问题，提出一种装配式预应力可变桁架加固体系。该体系由可变桁架、预应力筋和固定斜杆组成，可变桁架通过锚杆固定于加固梁两侧，张拉预应力使桁架上顶加固梁产生反拱，以此来消除或减小梁体开裂和下挠等病害，随后用斜杆固定桁架形成劲性骨架，进一步提高加固结构刚度和承载力。首先对该体系进行介绍，然后设计4片钢筋混凝土梁进行抗弯加固试验，对加固效果及影响因素进行分析验证。研究结果表明：提出的体系具有良好的加固效果，能有效抑制和延缓裂缝发展，改善加固梁的刚度和承载能力；此次试验中，加固梁的开裂、屈服以及极限荷载分别提高了107.28%、70.92%、74.55%以上；锚杆直径对承载力影响较小，但粗锚杆能有效约束端锚板滑移，改善结构整体刚度；端锚板对加固效果影响较大，加强型端锚板能充分发挥钢桁架、钢绞线强度特征，提高构件的极限承载能力，尤其能有效改善其延性破坏特征，极限挠度提高60%以上。
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  缓冲型防落梁钢圈限位装置力学性能试验

  王占飞, 张强, 李航, 孙巨搏, 葛汉彬

  中国公路学报. 2021, 34(2): 256-264. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.014

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  经合理设计的防落梁限位装置可以有效减小地震发生时桥梁上、下部结构间的相对位移，阻止落梁破坏的发生，而明确限位装置力学性能是对其进行合理设计的必要前提。为探明缓冲型防落梁钢圈限位装置的滞回性能和破坏模式，并提出极限位移和极限承载力的计算方法，制作了6个试件进行拟静力试验研究。分析了钢材种类、限位装置截面高度h和直线段长度a等设计参数对其力学性能的影响，试验结果表明：①在初期的加、卸载过程中，试件以弯曲变形为主，刚度及承载力低。由于弧段部位过早出现塑性，卸载后出现永久性变形；试件在反复加载过程中，累计塑性变形增加，后期以拉伸变形为主，刚度大。试件达到最大承载力后，发生颈缩、断裂破坏，最终丧失承载能力。②分析试件圆弧段测得的应变，加载初期内侧受拉，外侧受压；随着位移的增加，弧段外侧达到最大压应变后，试件被拉直，中性轴偏离截面形心；破坏时，试件各部位均出现较大的拉应变。③参数a对试件启动限位功能时机影响较大，对试件初期刚度几乎没有影响；参数h增加时，承载力的增长速率、初期刚度以及最大承载力均增加，但对位移影响较小；改变钢材种类对承载力影响较大，对位移影响较小。在试验研究的基础上，提出了该类限位装置的极限承载力与极限位移计算公式，并验证了计算公式的有效性。
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  模数式桥梁伸缩缝疲劳寿命分析与结构优化

  丁勇, 韩凌霞, 吕建华, 诸葛萍, 王博, 俞丹波

  中国公路学报. 2021, 34(2): 265-275. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.015

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  为提高伸缩缝结构的强度和疲劳寿命，提出了一种考虑移动车轮荷载的伸缩缝结构动力响应计算方法，该方法同时考虑了车轮的竖向与水平冲击荷载，这些冲击荷载作用在内力影响线分析得到的最不利作用点上。在动力分析基础上，采用包含有效缺口应力、雨流计数和线性累计损伤理论的结构疲劳寿命分析方法，评估了模数式伸缩缝的疲劳寿命。针对伸缩缝结构强度与疲劳寿命的不足，依次提出了4种结构优化方法：①优化焊趾结构，减小应力集中。②增设单中梁支撑肋板，提高局部抗弯刚度。③增设双中梁支撑肋板，均匀提高抗弯刚度。④增设带横向连接的双中梁支撑肋板，同时提高局部抗弯和抗扭刚度。研究结果表明：中梁与横梁的连接焊缝和中梁跨中是典型的双缝模数式伸缩缝的易损位置。中梁与横梁的连接焊缝上的最大Mises应力超过了Q345级钢材的屈服应力，疲劳寿命远小于中国桥梁规范要求的200万次。优化焊趾结构无法满足强度要求；增设单中梁或双中梁支撑肋板能够能使结构满足强度要求，但无法达到规范要求的疲劳寿命；增设带横向连接的双中梁支撑肋板，可以达到强度和疲劳寿命要求。
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  预制UHPC组合梁槽口式连接界面抗剪性能研究

  姜海波, 董孝童, 邵腾飞, 方壮城

  中国公路学报. 2021, 34(2): 276-288. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.016

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  润扬大桥悬索桥长吊索更换技术研究

  袁爱民, 杨彤, 夏叶飞, 钱立峰, 董凌峰, 金旭辉

  中国公路学报. 2021, 34(2): 289-297. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.017

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  为了对悬索桥服役期间损坏的长吊索进行快速更换，依托润扬大桥南汊悬索桥1对长吊索火灾后紧急更换的工程案例，结合既有吊索锚固构造，设计一种悬索桥长吊索更换装置，开发传统吊索更换须在吊索无应力状态下拆除转换为吊索在有限应力而销轴无应力状态下拆除的吊索更换技术。详细介绍施工过程及施工关键步骤，并采用ANSYS建立全桥有限元模型，对吊索更换过程中的7个关键施工步骤进行仿真模拟，分析更换过程中待更换吊索索力、相邻吊索索力、主缆竖向位移、加劲梁竖向位移等指标的变化趋势。同时，对不中断交通情况下的施工全过程进行监控，实测施工过程中分级张拉临时吊索，安装新吊索、拆除临时索等工况的相应吊索索力以及临时吊索索夹与永久吊索索夹的相对滑移。研究结果表明：实测值与模拟值变化趋势基本吻合，验证了施工方案的合理性；该桥长吊索的成功更换，验证了所开发的吊索更换装置的可靠性，不仅完成了在不中断交通情况下的吊索更换，而且还实现了对悬索桥既有状态干扰最小的目标。
桥梁多灾害作用及其效应
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  地震与风联合作用下大跨桥梁车-桥耦合振动分析

  王亚伟, 郑凯锋, 熊籽跞, 朱金, 冯霄暘, 雷鸣

  中国公路学报. 2021, 34(2): 298-308. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.018

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  为了研究大跨桥梁在风、车及地震联合作用下的动力响应，在已有风-车-桥耦合振动分析程序的基础上，利用大质量法模拟桥梁受到的地震作用，建立了地震-风-车-桥耦合振动分析的数值模拟平台，通过质量-弹簧-阻尼系统模拟车辆模型，利用有限元方法建立桥梁模型，采用谱表示法模拟路面粗糙度、风场和地震动，通过分离迭代方法求解地震-风-车-桥耦合振动系统的动力响应。以主跨1 088 m的苏通大桥为例，基于建立的地震-风-车-桥耦合振动分析平台，计算分析了日常风荷载与地震联合作用下桥梁和车辆的动力响应；并进一步探究了地震动完全空间变异性对地震-风-车-桥耦合系统车桥动力响应的影响。结果表明：处于日常运营阶段的大跨桥梁结构（仅承受风和车辆荷载）受到突发地震时，桥梁和桥上行驶车辆的动力响应将急剧增加，地震动对车-桥系统动力响应起控制作用；与地震-车-桥系统中的桥梁响应相比，考虑风荷载会增加主梁跨中的横向振动，但对主梁跨中的竖向振动会有抑制作用；与只考虑地震荷载作用的车桥响应相比，同时考虑地震和平均风速为20 m·s^-1的脉动风荷载联合作用下的主梁跨中横向位移极值最大增大约40%。虽然地震动是车桥耦合振动的控制荷载，但是日常风荷载对大跨桥梁车桥振动的影响不可忽略。地震发生后，车辆的横向加速度极值超过0.5g，竖向加速度极值接近1g，可能引起车辆的侧滑或翻滚，车辆的运行行为有待进一步研究。与仅考虑地震动行波效应相比，考虑地震动完全空间变异性的车桥振动响应不仅在波形上产生很大差异，而且响应极值也发生了较大的变化，可见在地震动输入时需要考虑完全空间变异性来保证得到的车桥响应结果偏于安全。
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  基于混合Copula函数的风雨联合概率分布模型

  勾红叶, 冷丹, 王涵玉, 蒲黔辉

  中国公路学报. 2021, 34(2): 309-316. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.019

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  特殊地区风雨联合作用下高速铁路桥梁和车辆的气动特性会发生改变，进而影响列车安全舒适运行。为了全面描述风雨联合分布规律和时空关联特征，基于兰新高铁自然灾害监测系统的长时气象监测数据，提出基于混合Copula函数的风雨联合概率分布模型。首先选取Gumbel、Clayton和Frank Copula函数建立混合Copula函数。然后采用非参数核密度估计方法估计出日极值风速和日极值雨强的边缘分布函数；根据贝叶斯模型加权平均方法以及离差平方和最小准则分别估算出混合Copula函数的权重参数和相依参数；利用K-S法以及最小距离法对混合Copula函数进行拟合优度检验。最后以兰新高铁沿线日极值风速和日极值雨强的监测数据为例，建立基于不同Copula函数的风雨联合概率分布模型，并比较不同模型的拟合优度。研究结果表明：基于混合Copula函数的风雨联合概率分布模型能够更加准确地描述日极值风速和日极值雨强之间的多种相关关系；基于Gumbel、Clayton和Frank三种混合Copula函数的风雨联合概率分布模型是描述日极值风速和日极值雨强联合分布规律的最优模型；兰新高铁沿线基站监测的日极值风速和日极值雨强之间存在下尾相关为主、上尾相关和对称相关为辅的相关关系。
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  公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

  周敉, 赵威, 刘阳, 朱国强

  中国公路学报. 2021, 34(2): 317-330. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.02.020

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  为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下，确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数，使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载，从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化，为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见，以2座连续刚构桥为依托工程，建立空间动力有限元模型，采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流，进行了数条地震波增量动力分析（IDA）；采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布，依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率，从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关，忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析，将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计，对于E2工况下的地震动输入，地震作用重要性系数λ₁取1.0，桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响，故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值，汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76；地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响，在同样的目标可靠度指标建议值下，对于Ⅶ度区地震设计状况，汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。