2023年 第40卷 第8期
2023, 40(8): 1-10.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0977
摘要:
随着计算机技术的快速发展，深度学习在工程领域的应用越来越广泛。在实际应用中，用于训练的数据集往往具有“小样本”、“高维度”、“稀疏”等特征，这导致传统深度学习模型的适用范围十分有限。该文建立了一种基于迁移学习增强的物理信息神经网络模型，用于解决数据稀疏的力学正、反问题。结合迁移学习策略，利用源模型中已有知识来加强目标任务中的学习，从而提高学习的效率，实现不需要大量数据就能得到较好预测性能的目标。该方法在薄板(两端简支+两端固支)的数据集上训练源模型，基于深度迁移学习从源模型上提取神经网络特征；利用目标任务中稀疏数据集实现源模型的微调，进而对不同边界的薄板响应预测(正问题)和边界识别(反问题)的目标任务进行验证。研究结果表明，该方法在小样本的目标任务上具有良好的精度和泛化能力。相比数据驱动的深度学习模型，物理信息神经网络模型可以有效避免数据生成带来的成本和网格独立性等问题。
随着计算机技术的快速发展，深度学习在工程领域的应用越来越广泛。在实际应用中，用于训练的数据集往往具有“小样本”、“高维度”、“稀疏”等特征，这导致传统深度学习模型的适用范围十分有限。该文建立了一种基于迁移学习增强的物理信息神经网络模型，用于解决数据稀疏的力学正、反问题。结合迁移学习策略，利用源模型中已有知识来加强目标任务中的学习，从而提高学习的效率，实现不需要大量数据就能得到较好预测性能的目标。该方法在薄板(两端简支+两端固支)的数据集上训练源模型，基于深度迁移学习从源模型上提取神经网络特征；利用目标任务中稀疏数据集实现源模型的微调，进而对不同边界的薄板响应预测(正问题)和边界识别(反问题)的目标任务进行验证。研究结果表明，该方法在小样本的目标任务上具有良好的精度和泛化能力。相比数据驱动的深度学习模型，物理信息神经网络模型可以有效避免数据生成带来的成本和网格独立性等问题。
2023, 40(8): 11-23.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.1004
摘要:
结构参数的不确定性将对结构稳定性产生不可忽视的影响，实现随机结构屈曲荷载与屈曲模态的高效高精度求解和统计分析，对结构设计与安全评估有重要意义。该文基于随机残差最小化法改进现有的同伦随机有限元法，并利用新方法高效高精度地求解了大变异随机参数结构的屈曲特征值和屈曲模态。将随机参数结构的屈曲特征值和屈曲模态以同伦级数的形式表达，并给出了同伦级数中任意阶系数的显式递推表达式；在此基础上，定义了关于弹性屈曲方程近似解的随机残余误差，通过使该随机残余误差最小化，得到了优化的随机屈曲特征值和屈曲模态的同伦级数展开表达式。该文提出的改进的同伦随机有限元法能够实现同伦级数展开的自动寻优，有效避免了现有同伦随机有限元法(HSFEM)计算精度易受样本选点影响的缺点。当随机参数变异性较大时，随着级数展开阶数的增加，该文方法计算结果除了能保持良好的收敛性外，相比于HSFEM具有更好的稳定性，而摄动随机有限元法则可能出现发散现象；与蒙特卡洛模拟法相比，新方法具有很高的求解效率。通过强非线性函数算例以及变截面轴心受压杆和框架结构的弹性稳定性分析说明了该文方法的有效性。
结构参数的不确定性将对结构稳定性产生不可忽视的影响，实现随机结构屈曲荷载与屈曲模态的高效高精度求解和统计分析，对结构设计与安全评估有重要意义。该文基于随机残差最小化法改进现有的同伦随机有限元法，并利用新方法高效高精度地求解了大变异随机参数结构的屈曲特征值和屈曲模态。将随机参数结构的屈曲特征值和屈曲模态以同伦级数的形式表达，并给出了同伦级数中任意阶系数的显式递推表达式；在此基础上，定义了关于弹性屈曲方程近似解的随机残余误差，通过使该随机残余误差最小化，得到了优化的随机屈曲特征值和屈曲模态的同伦级数展开表达式。该文提出的改进的同伦随机有限元法能够实现同伦级数展开的自动寻优，有效避免了现有同伦随机有限元法(HSFEM)计算精度易受样本选点影响的缺点。当随机参数变异性较大时，随着级数展开阶数的增加，该文方法计算结果除了能保持良好的收敛性外，相比于HSFEM具有更好的稳定性，而摄动随机有限元法则可能出现发散现象；与蒙特卡洛模拟法相比，新方法具有很高的求解效率。通过强非线性函数算例以及变截面轴心受压杆和框架结构的弹性稳定性分析说明了该文方法的有效性。
2023, 40(8): 24-35, 46.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0978
摘要:
统一描述不同浓度的固、液两相流动具有重要意义。该文充分考虑不同流态下颗粒体的本构关系、颗粒体与流体的相间作用以及流体紊动影响，应用两相流模型对统一描述稀疏和致密颗粒流问题进行了探索。经与实验结果比较，该两相流模型对不同粒径的稀疏和致密颗粒体的运动过程均能准确刻画。模拟结果表明，不同粒径稀疏颗粒体与流体的相间作用差异较大，其中细颗粒体受到的沉积作用更弱，更容易在周围流体中保持悬浮状态，因而前端运动距离更长。流体紊动粘性对涡旋结构的发展有较大的影响，考虑紊动时流体倾向于向前运动，进而促进了稀疏颗粒体的发展。致密颗粒体堆积表面附近受到的流体拖曳力较大，其在较长时间内促进了细颗粒体的向外发展，对粗颗粒体的运动则主要起到了阻碍作用。致密细颗粒体中的流体动压作用更为明显，流体正压促进了初始颗粒体前端的发展，流体负压则影响着颗粒体堆积形态的塑造。
统一描述不同浓度的固、液两相流动具有重要意义。该文充分考虑不同流态下颗粒体的本构关系、颗粒体与流体的相间作用以及流体紊动影响，应用两相流模型对统一描述稀疏和致密颗粒流问题进行了探索。经与实验结果比较，该两相流模型对不同粒径的稀疏和致密颗粒体的运动过程均能准确刻画。模拟结果表明，不同粒径稀疏颗粒体与流体的相间作用差异较大，其中细颗粒体受到的沉积作用更弱，更容易在周围流体中保持悬浮状态，因而前端运动距离更长。流体紊动粘性对涡旋结构的发展有较大的影响，考虑紊动时流体倾向于向前运动，进而促进了稀疏颗粒体的发展。致密颗粒体堆积表面附近受到的流体拖曳力较大，其在较长时间内促进了细颗粒体的向外发展，对粗颗粒体的运动则主要起到了阻碍作用。致密细颗粒体中的流体动压作用更为明显，流体正压促进了初始颗粒体前端的发展，流体负压则影响着颗粒体堆积形态的塑造。
2023, 40(8): 36-46.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0988
摘要:
通过三维细观数值模拟方法，建立了大尺寸GFRP筋混凝土(GFRP-RC)梁剪切破坏力学分析模型，研究了剪跨比、纵筋率和梁深对GFRP-RC梁裂缝倾角及荷载-位移曲线的影响规律。并以修正压力场理论(MCFT)为基础，根据剪切裂缝宽度沿梁深变化的特点，建立了考虑裂缝宽度沿梁深变化的平均裂缝宽度计算模型，提高了修正压力场简化公式的计算精度。鉴于此，提出能考虑剪跨比及大尺寸影响的无腹筋GFRP-RC梁抗剪承载力计算方法，并通过213组试验和模拟数据验证其合理性及准确性。与规范计算结果相比较，结果表明，本文所建立的平均裂缝宽度计算模型合理有效，基于此得到的MCFT简化公式能较好的预测大尺寸无腹筋GFRP-RC梁的抗剪承载力，为GFRP-RC梁的抗剪设计提供了理论参考和方法。
通过三维细观数值模拟方法，建立了大尺寸GFRP筋混凝土(GFRP-RC)梁剪切破坏力学分析模型，研究了剪跨比、纵筋率和梁深对GFRP-RC梁裂缝倾角及荷载-位移曲线的影响规律。并以修正压力场理论(MCFT)为基础，根据剪切裂缝宽度沿梁深变化的特点，建立了考虑裂缝宽度沿梁深变化的平均裂缝宽度计算模型，提高了修正压力场简化公式的计算精度。鉴于此，提出能考虑剪跨比及大尺寸影响的无腹筋GFRP-RC梁抗剪承载力计算方法，并通过213组试验和模拟数据验证其合理性及准确性。与规范计算结果相比较，结果表明，本文所建立的平均裂缝宽度计算模型合理有效，基于此得到的MCFT简化公式能较好的预测大尺寸无腹筋GFRP-RC梁的抗剪承载力，为GFRP-RC梁的抗剪设计提供了理论参考和方法。
2023, 40(8): 47-58.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0968
摘要:
地震重现期是地震工程领域重要概念之一，已被广泛应用于结构抗震设计和评估中。但目前地震重现期概念通常指的是单个地震动强度参数的重现时间，无法体现地震动强度参数联合和条件发生信息。该文提出了双变量地震重现期与条件地震重现期概念，给出了双变量地震重现期与条件地震重现期基本理论，针对算例厂址，进行了向量型和条件型概率地震危险性分析，生成了双变量与条件地震重现期，将双变量和条件地震重现期概念应用于向量型和条件型场地相关谱生成研究中，给出了双变量和条件地震重现期理论和应用研究展望。结果表明：双变量地震重现期与条件地震重现期在单变量地震重现期基础上，包含了强度参数间相关性信息；双变量地震重现期大于或等于两个参数各自单变量地震重现期大小，条件地震重现期是双变量地震重现期和单变量地震重现期之比；双变量重现期曲面和等高线对于不同的强度参数组合结果不同，通常与两个参数间相关性系数和强度参数危险性程度两个因素相关；条件强度参数越小，相同大小预测强度参数的条件地震重现期越大。
地震重现期是地震工程领域重要概念之一，已被广泛应用于结构抗震设计和评估中。但目前地震重现期概念通常指的是单个地震动强度参数的重现时间，无法体现地震动强度参数联合和条件发生信息。该文提出了双变量地震重现期与条件地震重现期概念，给出了双变量地震重现期与条件地震重现期基本理论，针对算例厂址，进行了向量型和条件型概率地震危险性分析，生成了双变量与条件地震重现期，将双变量和条件地震重现期概念应用于向量型和条件型场地相关谱生成研究中，给出了双变量和条件地震重现期理论和应用研究展望。结果表明：双变量地震重现期与条件地震重现期在单变量地震重现期基础上，包含了强度参数间相关性信息；双变量地震重现期大于或等于两个参数各自单变量地震重现期大小，条件地震重现期是双变量地震重现期和单变量地震重现期之比；双变量重现期曲面和等高线对于不同的强度参数组合结果不同，通常与两个参数间相关性系数和强度参数危险性程度两个因素相关；条件强度参数越小，相同大小预测强度参数的条件地震重现期越大。
2023, 40(8): 59-67, 256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.11.0901
摘要:
楼板有效翼缘宽度是组合框架梁梁端极限承载力验算的关键参数之一，已有的有效翼缘宽度计算公式存在荷载模式不匹配、等效准则不匹配、无法考虑钢梁截面的非对称性等不足。为此，该文重点讨论了侧向荷载作用下采用圆形截面柱的组合框架中非对称钢梁截面框架梁端的承载力极限状态有效翼缘宽度的计算方法。在有限元软件MSC.MARC (2018)中建立精细化数值模型，通过单变量分析筛选出对有效翼缘宽度有显著影响的关键变量。在合理的取值范围内对这些关键变量进行充分的排列组合，得到一系列的数值算例结果。对这些数值结果进行回归分析，基于前人得出的对称钢梁截面情况的计算公式，保留其基本框架而修改其中相关参数，得出侧向荷载作用下非对称钢梁截面组合框架梁有效翼缘宽度的计算方法。
楼板有效翼缘宽度是组合框架梁梁端极限承载力验算的关键参数之一，已有的有效翼缘宽度计算公式存在荷载模式不匹配、等效准则不匹配、无法考虑钢梁截面的非对称性等不足。为此，该文重点讨论了侧向荷载作用下采用圆形截面柱的组合框架中非对称钢梁截面框架梁端的承载力极限状态有效翼缘宽度的计算方法。在有限元软件MSC.MARC (2018)中建立精细化数值模型，通过单变量分析筛选出对有效翼缘宽度有显著影响的关键变量。在合理的取值范围内对这些关键变量进行充分的排列组合，得到一系列的数值算例结果。对这些数值结果进行回归分析，基于前人得出的对称钢梁截面情况的计算公式，保留其基本框架而修改其中相关参数，得出侧向荷载作用下非对称钢梁截面组合框架梁有效翼缘宽度的计算方法。
2023, 40(8): 68-76.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.11.0935
摘要:
灌浆套筒连接是预制混凝土结构最常用连接方式，灌浆不饱满缺陷是影响灌浆套筒连接柱抗震性能的主要因素。为明确不同缺陷率对该类柱抗震性能的影响，该研究考虑无灌浆缺陷、45%缺陷率和60%缺陷率三种情况，设计并制作了3个足尺预制柱进行低周往复拟静力试验，通过与无灌浆缺陷试件对比，分析套筒灌浆缺陷连接对柱构件破坏模式、滞回特征、延性等的影响。结果表明：不同于无缺陷试件的弯曲破坏特征和饱满滞回耗能特征，灌浆缺陷试件呈现出钢筋滑移破坏特征和捏拢滞回特征，延性变形系数为2.8~3.5，小于无缺陷试件的5.8。在发生钢筋滑移前，灌浆缺陷仅一定程度影响屈服荷载和峰值承载力。该研究的相关成果可为灌浆套筒连接预制混凝土结构的抗震性能研究提供参考。
灌浆套筒连接是预制混凝土结构最常用连接方式，灌浆不饱满缺陷是影响灌浆套筒连接柱抗震性能的主要因素。为明确不同缺陷率对该类柱抗震性能的影响，该研究考虑无灌浆缺陷、45%缺陷率和60%缺陷率三种情况，设计并制作了3个足尺预制柱进行低周往复拟静力试验，通过与无灌浆缺陷试件对比，分析套筒灌浆缺陷连接对柱构件破坏模式、滞回特征、延性等的影响。结果表明：不同于无缺陷试件的弯曲破坏特征和饱满滞回耗能特征，灌浆缺陷试件呈现出钢筋滑移破坏特征和捏拢滞回特征，延性变形系数为2.8~3.5，小于无缺陷试件的5.8。在发生钢筋滑移前，灌浆缺陷仅一定程度影响屈服荷载和峰值承载力。该研究的相关成果可为灌浆套筒连接预制混凝土结构的抗震性能研究提供参考。
2023, 40(8): 77-89.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0958
摘要:
高耸、轻柔的风力机钢塔筒结构在风荷载作用下的抗疲劳设计是一项重要且难度较大的工作，该文主要探讨其风致疲劳的分析理论与方法，并在某典型风力机结构中加以应用。建立了包含“叶片-机舱-塔筒-基础”的风力机结构整体有限元模型；基于气象站的气象资料推导得到了风力机位置处的风速风向联合分布函数；对风力机钢塔筒结构进行了风振响应时域分析，系统地建立了风力机钢塔筒结构合理考虑叶片旋转效应、风向及低应力幅循环对疲劳损伤有折减影响的风致疲劳寿命时域和时-频域分析方法。研究表明：叶片旋转效应对钢塔筒响应的均方根值影响较为显著，风力机钢塔筒结构风致疲劳寿命分析需考虑叶片的旋转效应。风向对钢塔筒结构的风致疲劳累积损伤影响较大，在风向出现概率较大的区间产生的风致疲劳累积损伤较大。相对于时域分析方法，时-频域分析方法计算得到的钢塔筒结构疲劳寿命均偏低，且计算较简便。建议采用雨流修正后的等效应力法、TB-2和Dirlik公式来进行风力机钢塔筒结构的风致疲劳寿命预测分析。针对实际设计需求，兼顾安全性和经济性，建议采用不同的风致疲劳分析方法。
高耸、轻柔的风力机钢塔筒结构在风荷载作用下的抗疲劳设计是一项重要且难度较大的工作，该文主要探讨其风致疲劳的分析理论与方法，并在某典型风力机结构中加以应用。建立了包含“叶片-机舱-塔筒-基础”的风力机结构整体有限元模型；基于气象站的气象资料推导得到了风力机位置处的风速风向联合分布函数；对风力机钢塔筒结构进行了风振响应时域分析，系统地建立了风力机钢塔筒结构合理考虑叶片旋转效应、风向及低应力幅循环对疲劳损伤有折减影响的风致疲劳寿命时域和时-频域分析方法。研究表明：叶片旋转效应对钢塔筒响应的均方根值影响较为显著，风力机钢塔筒结构风致疲劳寿命分析需考虑叶片的旋转效应。风向对钢塔筒结构的风致疲劳累积损伤影响较大，在风向出现概率较大的区间产生的风致疲劳累积损伤较大。相对于时域分析方法，时-频域分析方法计算得到的钢塔筒结构疲劳寿命均偏低，且计算较简便。建议采用雨流修正后的等效应力法、TB-2和Dirlik公式来进行风力机钢塔筒结构的风致疲劳寿命预测分析。针对实际设计需求，兼顾安全性和经济性，建议采用不同的风致疲劳分析方法。
2023, 40(8): 90-104.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0963
摘要:
针对地震作用下RC串联滚轴隔震结构受力特征和损伤特点，提出适用于串联滚轴隔震结构柱的新型连接节点。通过开展1/2缩尺拟动力试验，研究采用新型连接节点的滚轴隔震结构柱在不同强度地震作用下的抗震性能。构造适用于滚轴隔震结构的一致危险设计谱，根据结构位移限值要求对滚轴隔震支座进行设计，通过数值模拟验证滚轴隔震支座的减震效果；结合不同超越概率的一致危险设计谱，分别选择地震波对装配式滚轴隔震结构柱进行拟动力试验研究，分析不同强度地震作用下装配柱和现浇柱的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能等抗震性能指标。研究结果表明：在超越概率为10%时，通过对非隔震结构柱和滚轴隔震结构柱进行数值模拟，计算得到剪力比为0.5，且通过试验研究发现，在超越概率为2%时，装配式滚轴隔震结构柱损伤指数为0.279，滚轴隔震支座发挥了良好的减震效果，装配柱在罕遇地震作用下发生轻微损伤；在超越概率为2%时，现浇柱最大裂缝宽度发展至1.8 mm，装配柱最大裂缝宽度发展至1.6 mm；对比骨架曲线、刚度退化、累积滞回耗能发现，装配柱承载力、初始刚度和累积滞回耗能较现浇柱略好。
针对地震作用下RC串联滚轴隔震结构受力特征和损伤特点，提出适用于串联滚轴隔震结构柱的新型连接节点。通过开展1/2缩尺拟动力试验，研究采用新型连接节点的滚轴隔震结构柱在不同强度地震作用下的抗震性能。构造适用于滚轴隔震结构的一致危险设计谱，根据结构位移限值要求对滚轴隔震支座进行设计，通过数值模拟验证滚轴隔震支座的减震效果；结合不同超越概率的一致危险设计谱，分别选择地震波对装配式滚轴隔震结构柱进行拟动力试验研究，分析不同强度地震作用下装配柱和现浇柱的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能等抗震性能指标。研究结果表明：在超越概率为10%时，通过对非隔震结构柱和滚轴隔震结构柱进行数值模拟，计算得到剪力比为0.5，且通过试验研究发现，在超越概率为2%时，装配式滚轴隔震结构柱损伤指数为0.279，滚轴隔震支座发挥了良好的减震效果，装配柱在罕遇地震作用下发生轻微损伤；在超越概率为2%时，现浇柱最大裂缝宽度发展至1.8 mm，装配柱最大裂缝宽度发展至1.6 mm；对比骨架曲线、刚度退化、累积滞回耗能发现，装配柱承载力、初始刚度和累积滞回耗能较现浇柱略好。
2023, 40(8): 105-114.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0969
摘要:
屈曲约束支撑(BRB)在拉压荷载作用下受力基本对称，其滞回曲线饱满，是一种耗能效果优良且广泛在工程中应用的耗能构件。传统屈曲约束支撑在多遇地震作用下不发生屈服，无法为结构提供耗能，且无法兼顾不同强度地震作用的使用需求。基于此，提出一种能够三阶屈服的屈曲约束支撑(TYBRB)，并通过理论和模拟相结合对其工作原理及力学性能进行了系统的研究。介绍了TYBRB的构造组成及工作机理；在力学分析的基础上，建立了TYBRB的刚度方程，给出了各阶屈服力和屈服位移的计算方法；并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟，分析了TYBRB受力性能和抗震优越性。研究结果表明：TYBRB可以在较小变形情况实现一阶、二阶屈服进行耗能，具有明显的三阶屈服效果，可兼顾不同强度地震作用实现分阶段屈服耗能，且耗能性能优越。
屈曲约束支撑(BRB)在拉压荷载作用下受力基本对称，其滞回曲线饱满，是一种耗能效果优良且广泛在工程中应用的耗能构件。传统屈曲约束支撑在多遇地震作用下不发生屈服，无法为结构提供耗能，且无法兼顾不同强度地震作用的使用需求。基于此，提出一种能够三阶屈服的屈曲约束支撑(TYBRB)，并通过理论和模拟相结合对其工作原理及力学性能进行了系统的研究。介绍了TYBRB的构造组成及工作机理；在力学分析的基础上，建立了TYBRB的刚度方程，给出了各阶屈服力和屈服位移的计算方法；并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟，分析了TYBRB受力性能和抗震优越性。研究结果表明：TYBRB可以在较小变形情况实现一阶、二阶屈服进行耗能，具有明显的三阶屈服效果，可兼顾不同强度地震作用实现分阶段屈服耗能，且耗能性能优越。
2023, 40(8): 115-125.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0971
摘要:
为解决普通混凝土叠合板底板易开裂、施工需大量竖向支撑难题，研发了一种斜筋式免支撑工具式桁架叠合板。通过标准砝码加载3个跨度相同、构造措施(绑扎搭接、焊接、钢丝网片)不同的试件，明晰了构造措施对叠合板整体受弯性能无显著影响，绑扎搭接是简便、高效的措施；通过对构造措施相同跨度不同的3个试件开展试验和数值研究，探明了该类叠合板的工作机制，基于叠加原理建立了其抗弯刚度和挠度计算方法。结果表明：与实测值相比，所建理论方法与数值模型精度高，决定系数最小值分别为0.994和0.988；上部钢管与下部底板无明显协同作用，二者间桁架在跨度较小时对抗弯刚度的贡献可忽略，跨度3.4 m、4.3 m试件在开裂前、后对总体抗弯刚度的贡献占比分别是12.1%、22.0%和15.0%、26.7%；免支撑叠合板受弯性能以开裂为界具有两阶段特征，开裂后整体抗弯刚度均呈先快后慢下降趋势，钢管对叠合板抗弯刚度的贡献始终最大。研究成果为免支撑工具式桁架叠合板的应用提供了参考依据和计算方法。
为解决普通混凝土叠合板底板易开裂、施工需大量竖向支撑难题，研发了一种斜筋式免支撑工具式桁架叠合板。通过标准砝码加载3个跨度相同、构造措施(绑扎搭接、焊接、钢丝网片)不同的试件，明晰了构造措施对叠合板整体受弯性能无显著影响，绑扎搭接是简便、高效的措施；通过对构造措施相同跨度不同的3个试件开展试验和数值研究，探明了该类叠合板的工作机制，基于叠加原理建立了其抗弯刚度和挠度计算方法。结果表明：与实测值相比，所建理论方法与数值模型精度高，决定系数最小值分别为0.994和0.988；上部钢管与下部底板无明显协同作用，二者间桁架在跨度较小时对抗弯刚度的贡献可忽略，跨度3.4 m、4.3 m试件在开裂前、后对总体抗弯刚度的贡献占比分别是12.1%、22.0%和15.0%、26.7%；免支撑叠合板受弯性能以开裂为界具有两阶段特征，开裂后整体抗弯刚度均呈先快后慢下降趋势，钢管对叠合板抗弯刚度的贡献始终最大。研究成果为免支撑工具式桁架叠合板的应用提供了参考依据和计算方法。
2023, 40(8): 126-137.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0979
摘要:
为明确高强箍筋普通混凝土梁的抗剪机制，采用三维刚体弹簧元对比评价了普通箍筋梁和高强箍筋梁的抗剪承载力、破坏模式、临界斜裂缝特征、极限变形能力等抗剪性能的异同。结果表明：高强箍筋(HRB500)替代普通箍筋(HRB235)对抗剪承载力和变形能力的提升不显著(<6%和13%)。该文进一步定量分析了梁拱抗剪模型对各混凝土梁在各加载阶段的抗剪贡献，发现混凝土梁破坏时，梁模型主要由箍筋的抗剪作用Vs支配，而拱模型主导抗剪承载力，是关键抗剪模型。对比普通箍筋，高强箍筋(屈服强度：900 MPa)使Vs增强29.7%，但是由于拱模型的峰值取决于加载点附近破坏区域的混凝土抗压强度，对拱模型的提升作用不显著(<11.0%)。研究结果还证明：现行的混凝土构件抗剪设计采用荷载试验的承载力下限值，保证了混凝土结构的安全，但是由于未能合理评价梁拱抗剪模型，割裂了拱模型与混凝土总贡献、配箍率的关系，具有一定的改善空间。
为明确高强箍筋普通混凝土梁的抗剪机制，采用三维刚体弹簧元对比评价了普通箍筋梁和高强箍筋梁的抗剪承载力、破坏模式、临界斜裂缝特征、极限变形能力等抗剪性能的异同。结果表明：高强箍筋(HRB500)替代普通箍筋(HRB235)对抗剪承载力和变形能力的提升不显著(<6%和13%)。该文进一步定量分析了梁拱抗剪模型对各混凝土梁在各加载阶段的抗剪贡献，发现混凝土梁破坏时，梁模型主要由箍筋的抗剪作用Vs支配，而拱模型主导抗剪承载力，是关键抗剪模型。对比普通箍筋，高强箍筋(屈服强度：900 MPa)使Vs增强29.7%，但是由于拱模型的峰值取决于加载点附近破坏区域的混凝土抗压强度，对拱模型的提升作用不显著(<11.0%)。研究结果还证明：现行的混凝土构件抗剪设计采用荷载试验的承载力下限值，保证了混凝土结构的安全，但是由于未能合理评价梁拱抗剪模型，割裂了拱模型与混凝土总贡献、配箍率的关系，具有一定的改善空间。
2023, 40(8): 138-148.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0983
摘要:
某结构计划在屋顶设计标准游泳池，游泳池下部为一大跨度多功能会议室，对其进行抗振性能研究成为设计方案能否实施的关键。该文将屋顶游泳池视为调谐液体阻尼器(TLD)装置，基于位移-压力格式有限元方法，给出了TLD-结构体系流固耦合运动方程。应用ABAQUS软件建立了流固耦合实体模型，并基于TLD等效非线性调谐质量阻尼器(TMD)理论，在SAUSAGE中建立了等效调谐质量(等效TMD)模型。研究了地震荷载作用下屋顶游泳池对结构抗振性能的影响，分析了流固耦合作用的减振效率。研究结果表明：流固耦合运动方程求解与ABAQUS软件数值模拟的位移与加速度时程曲线具有较好的一致性，验证了流固耦合运动方程的准确性；大跨屋顶标准游泳池对结构在X与Y方向的地震响应均有明显的抑制作用，结构的第一阶模态振动减振效果要优于第二阶模态；流固耦合模型在地震作用下的楼层位移与基底减振率相较于不考虑流固耦合作用的等效调谐质量模型有明显提高，在设计屋顶游泳池时应充分考虑流固耦合作用的影响。
某结构计划在屋顶设计标准游泳池，游泳池下部为一大跨度多功能会议室，对其进行抗振性能研究成为设计方案能否实施的关键。该文将屋顶游泳池视为调谐液体阻尼器(TLD)装置，基于位移-压力格式有限元方法，给出了TLD-结构体系流固耦合运动方程。应用ABAQUS软件建立了流固耦合实体模型，并基于TLD等效非线性调谐质量阻尼器(TMD)理论，在SAUSAGE中建立了等效调谐质量(等效TMD)模型。研究了地震荷载作用下屋顶游泳池对结构抗振性能的影响，分析了流固耦合作用的减振效率。研究结果表明：流固耦合运动方程求解与ABAQUS软件数值模拟的位移与加速度时程曲线具有较好的一致性，验证了流固耦合运动方程的准确性；大跨屋顶标准游泳池对结构在X与Y方向的地震响应均有明显的抑制作用，结构的第一阶模态振动减振效果要优于第二阶模态；流固耦合模型在地震作用下的楼层位移与基底减振率相较于不考虑流固耦合作用的等效调谐质量模型有明显提高，在设计屋顶游泳池时应充分考虑流固耦合作用的影响。
2023, 40(8): 149-160.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0985
摘要:
为了研究钢-混结合段的破坏模式及承载力，为局部构造优化提供依据，采用有限元模型分析钢格室高度变化对结合段受力的影响，设计制作2个结合段缩尺模型，分别测试现有工程和优化后的结合段在压剪耦合作用下的受力性能，得到结合段的受压极限承载力和破坏模式。研究表明：钢格室高度的变化对结合段后承压板承担的轴力比例的影响不大；现有工程的结合段的极限破坏状态由钢梁过渡段控制，钢梁过渡段和结合段的安全储备系数分别为3.30和6.65；优化后的钢-混结合段，钢格室高度降低1/3，局部钢板厚度减小1/3，其极限承载力仍高于钢梁过渡段，且安全储备系数为5.58。在设计混合梁刚构桥的钢-混结合段时，建议合理降低钢格室的高度，且将U形开孔剪力板改为O形开孔剪力板，以提高对填充混凝土的面外约束效应。
为了研究钢-混结合段的破坏模式及承载力，为局部构造优化提供依据，采用有限元模型分析钢格室高度变化对结合段受力的影响，设计制作2个结合段缩尺模型，分别测试现有工程和优化后的结合段在压剪耦合作用下的受力性能，得到结合段的受压极限承载力和破坏模式。研究表明：钢格室高度的变化对结合段后承压板承担的轴力比例的影响不大；现有工程的结合段的极限破坏状态由钢梁过渡段控制，钢梁过渡段和结合段的安全储备系数分别为3.30和6.65；优化后的钢-混结合段，钢格室高度降低1/3，局部钢板厚度减小1/3，其极限承载力仍高于钢梁过渡段，且安全储备系数为5.58。在设计混合梁刚构桥的钢-混结合段时，建议合理降低钢格室的高度，且将U形开孔剪力板改为O形开孔剪力板，以提高对填充混凝土的面外约束效应。
2023, 40(8): 161-169.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0990
摘要:
针对锚索式悬浮隧道的结构特点，提出锚索突然失效作用下结构动力响应分析与安全设计的技术框架。采用ABAQUS有限元软件建立了断索发生前悬浮隧道在管体剩余浮力、锚索预张力作用下的初始状态；在有限元程序中进行了悬浮隧道跨中截面单根锚索骤断时的动力响应分析，得到了结构振动过程中的响应最大值以及断索后剩余结构的内力重分布形式，并分别采用动力放大系数、冲击系数评估了剩余结构承受的断索冲击效应。进而提出基于动力放大系数、冲击系数的结构响应简化分析方法，与动力计算结果进行了对比。结果表明：对部分锚索施加预张力，使得悬浮隧道恒载作用下初始受力状态更为合理；局部断索引起的结构振动非常明显，导致断索截面附近管体的较大变形；结构安全设计时，取动力放大系数为2.0对悬浮隧道管体位移、弯矩进行分析较为适用，取冲击系数为1.8预测断索过程中剩余锚索最大索力，安全储备更高。
针对锚索式悬浮隧道的结构特点，提出锚索突然失效作用下结构动力响应分析与安全设计的技术框架。采用ABAQUS有限元软件建立了断索发生前悬浮隧道在管体剩余浮力、锚索预张力作用下的初始状态；在有限元程序中进行了悬浮隧道跨中截面单根锚索骤断时的动力响应分析，得到了结构振动过程中的响应最大值以及断索后剩余结构的内力重分布形式，并分别采用动力放大系数、冲击系数评估了剩余结构承受的断索冲击效应。进而提出基于动力放大系数、冲击系数的结构响应简化分析方法，与动力计算结果进行了对比。结果表明：对部分锚索施加预张力，使得悬浮隧道恒载作用下初始受力状态更为合理；局部断索引起的结构振动非常明显，导致断索截面附近管体的较大变形；结构安全设计时，取动力放大系数为2.0对悬浮隧道管体位移、弯矩进行分析较为适用，取冲击系数为1.8预测断索过程中剩余锚索最大索力，安全储备更高。
2023, 40(8): 170-180.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.1003
摘要:
该文共设计和制作了18根圆钢管混凝土短柱，通过机械加工结合通电加速腐蚀的方法模拟局部腐蚀缺陷，开展了局部腐蚀缺陷深度、缺陷大小及缺陷位置对钢管混凝土柱轴压性能影响的试验研究。试验结果表明：在该文设计的腐蚀参数范围内，当腐蚀深度比超过45%时， CFST柱的承载力随腐蚀深度的加深急剧下降，腐蚀缺陷深度对CFST柱的承载力影响显著；当腐蚀深度比小于45%时，局部缺陷的环向和轴向尺寸变化对CFST柱承载力影响不大；局部腐蚀越接近柱中，试件的轴压承载力越低。基于试验结果和理论分析，提出了局部腐蚀缺陷钢管混凝土柱的轴压承载力计算模型。通过与收集的100根无缺陷和局部缺陷钢管混凝土柱试验结果对比，验证了所提模型具有较好的计算精度。
该文共设计和制作了18根圆钢管混凝土短柱，通过机械加工结合通电加速腐蚀的方法模拟局部腐蚀缺陷，开展了局部腐蚀缺陷深度、缺陷大小及缺陷位置对钢管混凝土柱轴压性能影响的试验研究。试验结果表明：在该文设计的腐蚀参数范围内，当腐蚀深度比超过45%时， CFST柱的承载力随腐蚀深度的加深急剧下降，腐蚀缺陷深度对CFST柱的承载力影响显著；当腐蚀深度比小于45%时，局部缺陷的环向和轴向尺寸变化对CFST柱承载力影响不大；局部腐蚀越接近柱中，试件的轴压承载力越低。基于试验结果和理论分析，提出了局部腐蚀缺陷钢管混凝土柱的轴压承载力计算模型。通过与收集的100根无缺陷和局部缺陷钢管混凝土柱试验结果对比，验证了所提模型具有较好的计算精度。
2023, 40(8): 181-188.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.1011
摘要:
为了提高弹簧摆碰撞调谐质量阻尼器(spring pendulum pounding tuned mass damper, SPPTMD)的减震性能，采用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)对其关键参数进行了优化。推导了SPPTMD减震系统的运动方程，同时建立了系统的仿真分析模型。选取阻尼器频率比、内共振系数和碰撞间隙为优化变量，以结构峰值响应最小为优化目标，编制了SPPTMD优化程序。对比了优化前后SPPTMD在不同场地上12条地震动作用下的减震效果。研究结果表明：SPPTMD的最优参数与场地类别相关；优化后阻尼器的减震性能有明显提高，其中，Ⅳ类场地优化效果最好。
为了提高弹簧摆碰撞调谐质量阻尼器(spring pendulum pounding tuned mass damper, SPPTMD)的减震性能，采用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)对其关键参数进行了优化。推导了SPPTMD减震系统的运动方程，同时建立了系统的仿真分析模型。选取阻尼器频率比、内共振系数和碰撞间隙为优化变量，以结构峰值响应最小为优化目标，编制了SPPTMD优化程序。对比了优化前后SPPTMD在不同场地上12条地震动作用下的减震效果。研究结果表明：SPPTMD的最优参数与场地类别相关；优化后阻尼器的减震性能有明显提高，其中，Ⅳ类场地优化效果最好。
2023, 40(8): 189-201.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0001
摘要:
连续体动力模型是连续参数化分析与健康监测基准校核的重要工具；缆-索的空间耦合性、各子系统间的内部自平衡性与弹性协调性，是制约空间索面自锚式悬索桥进行高精度自由振动连续体建模和求解的核心因素。该文拓展挠度理论至振动形态，推导考虑吊索拉伸效应的缆-索-梁空间耦合变形方程与考虑自平衡性的相容方程，建立可考虑吊索拉伸的自由振动连续体模型，并将其无量纲化以便于识别控制动力特性的特征参数。采用伽辽金方法将连续体模型转换为矩阵形式求解其模态频率与振型。分别利用文献的平行索面自锚式悬索桥算例与空间索面自锚式悬索桥有限元模型来验证该文方法的精确性与普适性，并对关键特征参数进行敏感性分析。研究表明：吊索相对弹性轴向刚度对主梁相对弹性抗弯刚度较为敏感，是否考虑吊索拉伸效应将影响高阶次模态频率，尤其影响反对称模态；空间索面倾角对模态频率影响微弱，高阶次频率基本不受其影响；主梁相对弹性抗弯刚度显著影响模态频率，且会导致模态交叉现象的产生，主缆弹性刚度仅对低阶次对称模态频率有轻微影响。综上，考虑吊索拉伸的连续体模型更为准确，既可对动力特性进行连续参数化分析，又可作为基准解析模型为初步设计、模型修正与损伤识别提供必要前置数据。
连续体动力模型是连续参数化分析与健康监测基准校核的重要工具；缆-索的空间耦合性、各子系统间的内部自平衡性与弹性协调性，是制约空间索面自锚式悬索桥进行高精度自由振动连续体建模和求解的核心因素。该文拓展挠度理论至振动形态，推导考虑吊索拉伸效应的缆-索-梁空间耦合变形方程与考虑自平衡性的相容方程，建立可考虑吊索拉伸的自由振动连续体模型，并将其无量纲化以便于识别控制动力特性的特征参数。采用伽辽金方法将连续体模型转换为矩阵形式求解其模态频率与振型。分别利用文献的平行索面自锚式悬索桥算例与空间索面自锚式悬索桥有限元模型来验证该文方法的精确性与普适性，并对关键特征参数进行敏感性分析。研究表明：吊索相对弹性轴向刚度对主梁相对弹性抗弯刚度较为敏感，是否考虑吊索拉伸效应将影响高阶次模态频率，尤其影响反对称模态；空间索面倾角对模态频率影响微弱，高阶次频率基本不受其影响；主梁相对弹性抗弯刚度显著影响模态频率，且会导致模态交叉现象的产生，主缆弹性刚度仅对低阶次对称模态频率有轻微影响。综上，考虑吊索拉伸的连续体模型更为准确，既可对动力特性进行连续参数化分析，又可作为基准解析模型为初步设计、模型修正与损伤识别提供必要前置数据。
2023, 40(8): 202-212.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0006
摘要:
对预应力混凝土安全壳进行了事故内压下的可靠性分析。研究以Monte Carlo有限元模拟为基础，一方面，根据概率守恒原理，以有限的随机结果表征实际响应的概率分布；另一方面，有限元分析结合分层壳单元、混凝土损伤软化本构及割线刚度算法模拟安全壳的非线性行为，在保证模拟精度的基础上提高计算效率。以桑迪亚国家实验室的安全壳试验为案例，对可靠性分析进行说明。计算位移值与试验值的比较说明，有限元计算模型和参数基本合理。考虑材料参数随机性，通过200次有限元模拟得到结构响应的概率分布；以整体应变为失效指标，得到内压下的失效概率曲线。分析表明：在实际功能性失效和结构性失效内压下，模拟所得失效概率分别达到了72.03%和68.78%，与试验结果具有一致性。
对预应力混凝土安全壳进行了事故内压下的可靠性分析。研究以Monte Carlo有限元模拟为基础，一方面，根据概率守恒原理，以有限的随机结果表征实际响应的概率分布；另一方面，有限元分析结合分层壳单元、混凝土损伤软化本构及割线刚度算法模拟安全壳的非线性行为，在保证模拟精度的基础上提高计算效率。以桑迪亚国家实验室的安全壳试验为案例，对可靠性分析进行说明。计算位移值与试验值的比较说明，有限元计算模型和参数基本合理。考虑材料参数随机性，通过200次有限元模拟得到结构响应的概率分布；以整体应变为失效指标，得到内压下的失效概率曲线。分析表明：在实际功能性失效和结构性失效内压下，模拟所得失效概率分别达到了72.03%和68.78%，与试验结果具有一致性。
2023, 40(8): 213-223.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.01.0065
摘要:
面向随机车流的公路桥梁安全评估往往需要大量的车-桥耦合振动分析，然而，目前相关既有模拟方法运算效率有限，致使完成评估所需的分析耗时过久，无法及时提供评估结果。为此，该文以传统车-桥耦合振动分析理论为基础，提出了一种基于双向长短期记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory, BiLSTM)算法加速的随机车流-桥梁耦合振动分析方法。该方法可以从初期桥梁响应时程快速映射出对应的后序响应，相较传统方法压缩了部分迭代求解周期，从而提高整体计算效率。随后，选取四座常见的桥梁作为分析对象，同时针对性地提出加权平均绝对百分比误差(WMAPE)、加权决定系数(WR2)等改进评价指标，并以传统迭代法为参照，分析了该方法的精度、鲁棒性以及计算效率。分析结果显示：该文提出的方法有较好的鲁棒性，在不同随机车流密度、不同路面粗糙度等工况下对桥梁的弯矩、剪力、挠度等响应都具有较高的分析精度；与传统方法相比，该方法可以在WMAPE小于3.2%、峰值绝对误差(PAE)小于2.9%以及WR2大于0.98的情况下，将随机车流下车-桥耦合振动响应的计算效率平均提高37.98%。这表明该方法可以在保证精度的前提下，有效提升随机车流-桥梁耦合振动分析效率，具备应用于桥梁结构快速分析、评估的潜力。
面向随机车流的公路桥梁安全评估往往需要大量的车-桥耦合振动分析，然而，目前相关既有模拟方法运算效率有限，致使完成评估所需的分析耗时过久，无法及时提供评估结果。为此，该文以传统车-桥耦合振动分析理论为基础，提出了一种基于双向长短期记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory, BiLSTM)算法加速的随机车流-桥梁耦合振动分析方法。该方法可以从初期桥梁响应时程快速映射出对应的后序响应，相较传统方法压缩了部分迭代求解周期，从而提高整体计算效率。随后，选取四座常见的桥梁作为分析对象，同时针对性地提出加权平均绝对百分比误差(WMAPE)、加权决定系数(WR2)等改进评价指标，并以传统迭代法为参照，分析了该方法的精度、鲁棒性以及计算效率。分析结果显示：该文提出的方法有较好的鲁棒性，在不同随机车流密度、不同路面粗糙度等工况下对桥梁的弯矩、剪力、挠度等响应都具有较高的分析精度；与传统方法相比，该方法可以在WMAPE小于3.2%、峰值绝对误差(PAE)小于2.9%以及WR2大于0.98的情况下，将随机车流下车-桥耦合振动响应的计算效率平均提高37.98%。这表明该方法可以在保证精度的前提下，有效提升随机车流-桥梁耦合振动分析效率，具备应用于桥梁结构快速分析、评估的潜力。
2023, 40(8): 224-234.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2022.12.1034
摘要:
突变阵风因风速在短时内发生瞬时变化容易对高速列车的行车安全性造成威胁。根据一维多变量非平稳随机过程理论，模拟了空间相关的时变阵风脉动风速场。采用多体动力学软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS，建立了42自由度的刚性列车与柔性轨道-桥梁相互作用的刚柔耦合模型，考虑横风向时变阵风的影响，基于刚柔耦合法形成了较为完善的风-列车-轨道-桥梁耦合动力学分析系统。以大跨度拱桥为工程背景，分析了时变阵风在不同车速和风速下对列车和桥梁动力响应特性及行车安全性的影响。结果表明：阵风对桥梁和车辆的动力响应具有重要的影响；在相同条件下考虑阵风影响时，主跨跨中横向位移增幅达到了200%，车辆的轮重减载率、脱轨系数相比于不考虑阵风时增大近30%；在风速大于25 m/s，车速大于80 km/h，轮重减载率将超过安全限值，表明车辆可能发生脱轨。
突变阵风因风速在短时内发生瞬时变化容易对高速列车的行车安全性造成威胁。根据一维多变量非平稳随机过程理论，模拟了空间相关的时变阵风脉动风速场。采用多体动力学软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS，建立了42自由度的刚性列车与柔性轨道-桥梁相互作用的刚柔耦合模型，考虑横风向时变阵风的影响，基于刚柔耦合法形成了较为完善的风-列车-轨道-桥梁耦合动力学分析系统。以大跨度拱桥为工程背景，分析了时变阵风在不同车速和风速下对列车和桥梁动力响应特性及行车安全性的影响。结果表明：阵风对桥梁和车辆的动力响应具有重要的影响；在相同条件下考虑阵风影响时，主跨跨中横向位移增幅达到了200%，车辆的轮重减载率、脱轨系数相比于不考虑阵风时增大近30%；在风速大于25 m/s，车速大于80 km/h，轮重减载率将超过安全限值，表明车辆可能发生脱轨。
2023, 40(8): 235-242.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0957
摘要:
为了在传统跌落冲击试验台上开展强冲击试验，以获得更高的加速度峰值。采用动态接触理论与经典碰撞理论相结合的方法，考虑能量损失，引入碰撞恢复系数，建立反弹对撞式冲击放大器的运动学模型，推导了加速度及其放大倍数计算公式，研究了预留间隙、弹力绳刚度对冲击放大的影响规律。设计实验装置并进行试验，验证了理论模型的可行性和有效性。结果表明：理论计算与实验结果较吻合，最大误差约为7%；冲击放大台的最大加速度可达3780 g，加速度放大约13.5倍；存在一个理想预留间隙，使放大台加速度取得最大值，且选取较大跌落高度及理想预留间隙，更利于冲击放大；小刚度弹力绳对加速度具有一定的放大作用，但与预留间隙相比，影响较小。
为了在传统跌落冲击试验台上开展强冲击试验，以获得更高的加速度峰值。采用动态接触理论与经典碰撞理论相结合的方法，考虑能量损失，引入碰撞恢复系数，建立反弹对撞式冲击放大器的运动学模型，推导了加速度及其放大倍数计算公式，研究了预留间隙、弹力绳刚度对冲击放大的影响规律。设计实验装置并进行试验，验证了理论模型的可行性和有效性。结果表明：理论计算与实验结果较吻合，最大误差约为7%；冲击放大台的最大加速度可达3780 g，加速度放大约13.5倍；存在一个理想预留间隙，使放大台加速度取得最大值，且选取较大跌落高度及理想预留间隙，更利于冲击放大；小刚度弹力绳对加速度具有一定的放大作用，但与预留间隙相比，影响较小。
2023, 40(8): 243-256.
doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.12.0997
摘要:
采用美国密歇根科技公司(MSC)货车车轮六分力传感器，采集不同道路线形、车型、载重和路面类型货车轮胎荷载实车试验数据，结合车辆动力学理论进行了典型货车运动惯性荷载特性分析。分析结果显示：惯性运动荷载的量级主要取决车辆质量、质量分布、加速度大小和方向以及轮胎的组数和接地压强，道路线形起伏和平面转换会引起车辆加减速和复杂惯性运动模式。运动惯性荷载分为两类：第一类表现为较大的均匀荷载，另一类为冲击性荷载；在3个方向荷载中，垂向方向上数值最大，纵向和横向水平方向上数值较小，垂向冲击系数可达4以上，远高于目前一般采用的冲击系数值。引起较大运动惯性荷载的敏感位置，一般分布在车速变化和行驶方向变化显著的转弯路段和坡底路段。长时间持续冲击一般由弯道侧倾运动引起；短时冲击是由于在竖曲线上的车辆制动或加减速引起的俯仰运动以及摇摆运动造成。考虑货车的运动惯性荷载作用效应对于货车重载交通路面结构与材料合理设计、桥梁结构弯道设计和车辆管理均十分必要。
采用美国密歇根科技公司(MSC)货车车轮六分力传感器，采集不同道路线形、车型、载重和路面类型货车轮胎荷载实车试验数据，结合车辆动力学理论进行了典型货车运动惯性荷载特性分析。分析结果显示：惯性运动荷载的量级主要取决车辆质量、质量分布、加速度大小和方向以及轮胎的组数和接地压强，道路线形起伏和平面转换会引起车辆加减速和复杂惯性运动模式。运动惯性荷载分为两类：第一类表现为较大的均匀荷载，另一类为冲击性荷载；在3个方向荷载中，垂向方向上数值最大，纵向和横向水平方向上数值较小，垂向冲击系数可达4以上，远高于目前一般采用的冲击系数值。引起较大运动惯性荷载的敏感位置，一般分布在车速变化和行驶方向变化显著的转弯路段和坡底路段。长时间持续冲击一般由弯道侧倾运动引起；短时冲击是由于在竖曲线上的车辆制动或加减速引起的俯仰运动以及摇摆运动造成。考虑货车的运动惯性荷载作用效应对于货车重载交通路面结构与材料合理设计、桥梁结构弯道设计和车辆管理均十分必要。
