公路桥梁限载标准的可靠性分析方法

基于结构可靠度理论,建立了公路桥梁不同可靠水平下的车辆荷载限载标准。根据公路桥梁抗力及荷载效应概率分布函数与统计参数,采用最基本荷载组合形式与不同的活恒载标准值效应比值,从设计可靠水平与最低容许可靠水平两个层次,分别计算了按新老规范设计桥梁的超载影响系数。在此基础上,以三轴载重汽车和五轴载重汽车为不同汽车运行状态下的标准限载车辆模式,提出了基于典型限载车辆模式的公路桥梁安全限载标准与最大容许限载标准。最后,考虑实际抗力水平的差异,给出了基于不同规范设计桥梁限载标准的分析方法。研究结果表明,该文提出的基于可靠性的公路桥梁限载标准,与现行规范衔接紧密,可作为公路桥梁限载与超重运输通行审核的依据。     

基于车辆荷载效应截尾分布的桥梁限载分析方法

根据车辆荷载效应右截尾分布模型, 提出一种基于结构可靠度理论的中、小跨度桥梁限载分析方法。首先以规范规定的车辆荷载效应分布为原始分布, 构造右截尾的车辆荷载效应概率密度函数;然后, 假定抗力、恒载效应及车辆荷载效应为相互独立的随机变量, 建立了考虑车辆荷载效应右截尾分布特征的限载系数反演模型;继而, 通过分析车辆荷载效应均值变化对限载系数的影响规律, 提出了理想抗力桥梁条件限载系数的确定方法, 并讨论了条件限载系数对车辆荷载效应变异系数与分布类型的敏感程度;最后, 根据原桥梁规范受弯构件承载能力设计表达式, 计算了按原规范设计桥梁的条件限载系数。结果表明, 桥梁限载取值仅与设计荷载等级、容许失效概率以及设计采用的活恒载比值有关, 而与车辆荷载效应的统计参数关系不大。所提限载分析方法可为中、小跨径桥梁提供具有一致可靠度水平的限载取值。     

基于有载频率的简支梁桥自振频率计算方法

由于车辆的存在,在桥梁的动力试验中,测试到的桥梁频率实际上是以桥梁振动为主要振动形式的车-桥耦合系统的振动频率(工程上称为有载频率),而非桥梁自身的固有频率.基于车-桥系统的耦合振动模型和模态分析技术,提出了多个车辆作用下的桥梁有载频率计算方法.在中小跨径的公路桥梁的动态检测中,往往采用单个车辆对桥梁进行激振.对此推导...     

考虑安全性与正常使用性能的大件车辆过桥评估方法

为支撑近年来国内各省份大件运输车辆过桥智能评估管理系统建立工作,同时考虑安全性与正常使用性能的要求建立车辆过桥评估方法。基于安全性与正常使用性能要求形成了大件运输车辆过桥评估方法框架,并依托可靠度理论对评估目标可靠指标、分项系数校准、临界荷载效应比值确定等问题展开研究;选用高速公路典型中小跨径梁式桥进行案例分析;针对评估结果显示不具备可通行性的车辆,形成了系统的通行保障策略,以满足大件运输车辆的强制通行属性。研究发现,当大件运输交通量增大时,应通过评估目标可靠指标提升实现对评估方法适当收紧,考虑年均大件运输交通量为50辆~200辆时,恒载效应、大件运输车载效应及抗力分项系数取值范围分别为[1.069, 1.077]、[1.115, 1.131]及[1.165, 1.225],桥梁构件安全性评估结果受构件技术状况等级影响显著,年均大件运输交通量对正常使用性能评估结果影响比较明显。     

实际车流荷载作用的混凝土梁桥可靠度评估

为了对在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率进行评估,首先,基于实测随机车流数据,采用蒙特卡罗随机抽样的方法建立随机车流荷载模型;然后,基于经典Rice公式,建立桥梁车致荷载效应极值的概率分布模型;最后,考虑桥梁抗力的逐年退化,基于结构可靠度理论,详细给出了在役混凝土梁桥在未来服役时间内的可靠度评估方法及步骤。实际工程的应用结果表明：(1)经典Rice公式对桥梁车致弯矩界限跨阈率的拟合效果很好,依此建立的桥梁车致弯矩极值概率分布模型有效可靠;该研究给出的在役混凝土梁桥可靠度评估方法在实际工程中应用方便,可获取在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率、承载力达到目标可靠指标的时间节点及桥梁可靠性能冗余度;(2)中小跨径混凝土梁桥在随机车流荷载作用下的弯矩界限跨阈率取决于过桥车辆数量,而受车辆间距的影响较小;(3)随着桥梁服役时间的增加,桥梁车致荷载效应极值的均值增大,标准差逐渐减小;桥梁抗力的均值和标准差随着桥梁服役时间的增加而逐渐减小;(4)混凝土梁桥中直接承受车辆荷载作用的主梁,其承载力失效概率大于非直接承受车辆荷载作用的主梁,其中边梁承载力失效概率最大;(5)混凝土梁桥的承载...     

中小跨径混凝土桥梁耐久性状况评估方法探讨

近年来随着经济社会的发展,交通量越来越多,车辆荷载越来越重,造成桥梁劣化现象越来越严重,我国是桥梁大国,已建成各类桥梁近80万座,其中中小跨径的混凝土桥梁占有很大的比重,如何评价中小跨径混凝土桥梁耐久性状况,预估其剩余使用寿命,同时将有限的养护资金发挥最大的经济效益值得我们思考。     

大跨径桥梁静风稳定参数的敏感性分析

随着桥梁跨径的不断增大,桥梁结构质量越来越轻、结构刚度越来越小、结构阻尼越来越低,从而导致了对风致作用的敏感性越来越大。基于风洞试验测得的主梁静力三分力系数,在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性的基础上,对大跨径悬索桥以及大跨径斜拉桥进行了静风失稳全过程分析;然后分别考察了三分力系数、初始风攻角、桥塔风荷载、缆索风荷载以及边跨风荷载等参数对大跨径缆索承重桥静风稳定性的敏感程度。     

无预应力空心板预制施工方法简析

随着公路建设的快速发展以及越来越多的重载车辆的出现,桥梁建设者们对桥梁梁板质量相对以往有了更高的要求,梁板质量的好坏直接决定桥梁的使用寿命,而在中小跨径桥梁中,以无预应力空心板梁板为主,所以,笔者结合以往施工经验,重点介绍无预应力空心板梁板预制施工方法。     

考虑非平稳因素的混凝土桥梁概率极限状态评估

为建立混凝土桥梁构件的概率极限状态评估方法,借助等超概率原则分析我国在役桥梁构件评估周期及评估基准期,引入个体风险准则、社会风险准则、生命质量指标及成本优化方法确定构件运营阶段目标可靠指标,分别考虑非平稳及平稳概率模型进行荷载效应及抗力评估值确定,基于可靠度理论开展运营阶段评估分项系数校准,并以一座在役桥梁为例进行算例分析。结果发现:考虑我国在役桥梁运维实际情况,构件评估周期、评估基准期可分别取为6年、10年;对于一级、二级、三级延性破坏构件,评估目标可靠指标分别建议为3.37、3.13及2.85;采用一般运行状态或密集运行状态下平稳车辆荷载效应模型进行评估时,评估标准值可分别取为设计汽车荷载效应的0.705倍及0.805倍,考虑非平稳车载过程进行评估时,可在连续非平稳过程离散化的基础上,引入动态广义极值模型确定评估基准期内荷载效应最大值分布,并以0.95分位值作为评估标准值;对于重要性等级为一级的延性构件,恒载效应及抗力评估分项系数分别建议为1.056与1.194,一般运行状态与密集运行状态汽车荷载效应评估分项系数建议值分别为1.081与1.054,研究成果可为现行桥梁构件安全评估方法修订提供参考。     

亚健康简支T梁桥限载指标评估及验证

为更合理评价亚健康桥梁剩余承载力,该文提出通过截面折减反馈计算法对亚健康简支T梁桥的应变进行控制,从而确定桥梁临界使用承载力和限载指标行之有效的评估方法。通过旧桥荷载试验实测数据与有限元模型计算结果的比值,推算其刚度折减系数,再算出亚健康桥梁折减抗弯惯性矩以及质心位置,修正有限元计算模型,进行反馈计算。通过控制应变,以折减设计荷载的方式求出桥梁内力,进而确定旧桥的限载指标。通过旧桥检测实例,验证该限载措施的有效性和该评估方法的可行性。     

中、下承式钢管混凝土拱桥面内振动模态分析

采用Katayama提出的随机子空间识别法对环境脉动下八座钢管混凝土拱桥实测动力响应进行识别,与采用最大熵谱法获得的计算结果进行的比较验证了采用方法的正确性。建立了实测桥梁的有限元模型,理论模态与试验模态吻合良好,讨论了主拱跨径、截面和桥道系结构等结构参数对钢管混凝土拱桥面内振动模态特性的影响,指出了钢管混凝土拱桥面内一阶基频的统计近似公式的局限性,提出了基于Rayleigh能量法的静力计算方法,可用于预估和校核中、下承式钢管混凝土拱桥面内低阶频率。     

基于最小时间算法的货位优化研究

针对某烟草公司自动化立体仓库的运行现状和结构特点,探讨了货位优化设计原则,建立自动化立体仓库三维数学模型,研究了叉车的运行时间,提出了时间最小的货位优化方法,并获得了重要的计算公式.     

基于长期监测数据的润扬大桥斜拉桥钢箱梁横向温差特性研究

基于润扬大桥北汊斜拉桥结构健康监测系统的监测数据,详细分析了润扬大桥斜拉桥扁平钢箱梁为期一年的实测温度结果,借助聚类分析、相关性分析、极值分析、参数估计、假设检验等统计学方法进行了温度筛选样本的典型性验证、温度统计特性的对称性验证以及钢箱梁横向温差统计特征研究。分析结果表明:钢箱梁横截面温度的统计特性具有对称性,并且钢箱梁顶板存在明显的横向温差;在此基础上进一步建立了钢箱梁横向温差极值的概率分布模型,确定了具有50年重现期的温差标准值,并针对顶板提出了4种类型的横向温度梯度模式。研究结果可为大跨桥梁全寿命设计和评估提供参考。     

中、下承式拱桥健康监测流程研究与实现

根据中、下承式拱桥的结构特点,提出桥梁健康监测流程与健康档案概念,并分析桥梁健康监测健康档案的指标构成和特点。在进行桥梁健康监测时,先建立桥梁的基准模型和健康档案,确定检查对象和观测指标后,根据监测流程进行现场测量,并比较各指标测量值与健康档案中参考值的大小,根据比较结果分析构件的工作状态。以京港澳高速刘江大桥为例,说明中、下承式拱桥的健康状态评估的实现,现场监测结果显示该时间段京港澳高速刘江大桥第4跨健康状况良好。     

基于经验线性涡激力的桥梁涡激振动TMD控制

涡激振动是大跨度桥梁在低风速下容易发生的一种风致振动,是大跨度桥梁抗风设计中的重要环节。为了有效抑制桥梁的涡激振动,研究了TMD对桥梁涡激振动的控制。建立了桥梁与TMD组成的振动系统的运动方程,在复频率里对运动方程进行求解,推导了振动系统的频率响应函数,给出了TMD参数优化设计的方法。以一大跨度悬索桥为实例,对该悬索桥进行了1∶20的大节段模型涡激振动风洞试验,获取了桥梁的涡激振动气动参数,分析了TMD对桥梁涡激振动的控制。TMD参数优化结果表明:质量比越大,控制率越高,但工程中应综合经济性等因素考虑合适的质量比;TMD质量比一定时,TMD与桥梁的频率比趋近于1附近,相位差趋近于π/2附近,控制率较高;当桥梁主梁高度对TMD行程有限制时,涡振控制效果将受到影响,利用TMD进行桥梁涡激振动控制需结合TMD的行程来综合考虑参数的优化取值;就本桥而言,当按质量比为1%设计TMD最优参数时,在整个涡振区风速范围内,桥梁的涡激振动都得到了有效的抑制。     

The influence of daily sleep patterns of commercial truck drivers on driving performance

Fatigued and drowsy driving has been found to be a major cause of truck crashes. Lack of sleep is the number one cause of fatigue and drowsiness. However, there are limited data on the sleep patterns (sleep duration, sleep percentage in the duration of non-work period, and the time when sleep occurred) of truck drivers in non-work periods and the impact on driving performance. This paper examined sleep patterns of 96 commercial truck drivers during non-work periods and evaluated the influence these sleep patterns had on truck driving performance. Data were from the Naturalistic Truck Driving Study. Each driver participated in the study for approximately four weeks. A shift was defined as a non-work period followed by a work period. A total of 1397 shifts were identified. Four distinct sleep patterns were identified based on sleep duration, sleep start/end point in a non-work period, and the percentage of sleep with reference to the duration of non-work period. Driving performance was measured by safety-critical events, which included crashes, near-crashes, crash-relevant conflicts, and unintentional lane deviations. Negative binomial regression was used to evaluate the association between the sleep patterns and driving performance, adjusted for driver demographic information. The results showed that the sleep pattern with the highest safety-critical event rate was associated with shorter sleep, sleep in the early stage of a non-work period, and less sleep between 1 a.m. and 5 a.m. This study also found that male drivers, with fewer years of commercial vehicle driving experience and higher body mass index, were associated with deteriorated driving performance and increased driving risk. The results of this study could inform hours-of-service policy-making and benefit safety management in the trucking industry.     

基于混合蚁群算法的箱装农产品单车装载研究

目的提出一种求解考虑包装特点的箱装农产品单车装载优化问题的有效算法。方法针对箱装农产品单车装载中的弱异类货物问题,以容积利用率最优为目标构建装载数学模型;分析农产品成箱包装的特点,并重新描述了货物承重约束和方向约束;针对模型求解提出了一种混合蚁群算法,包括基于砌墙式的启发装载策略,以及改进后的期望函数;最后选取了5组标准数据,构造了1组农产品数据,设置了3套实验方案对算法进行验证。结果实验1中算法较2种比对算法目标值分别高出3%和2.5%;实验2,算法平均体积利用率达到81.59%;实验3,改变初始参数后算法最大目标值为93.9%。结论提出的算法求解单车弱异类货物装载问题有效且性能良好;算法用于求解考虑包装特点的箱装农产品单车装载问题,具有一定的可行性。     

基于意象尺度图的重型卡车造型设计

目的以意象尺度图为依据探索重型卡车造型设计方法。方法收集并筛选出典型样本与感性词汇后,运用语义差异法获取重型卡车的感性意象评价;采用主成分分析法建立重型卡车意象尺度图,提取感性因子;最后结合阶层类别分析明确重型卡车造型设计要素。结果通过设计实践,验证了基于意象尺度图的重型卡车造型设计方法的可行性。结论运用感性工学方法对重型卡车造型展开意象研究,明确其意象尺度分布特性,以辅助重型卡车的造型设计与开发。     

矿石冲击下自卸汽车车箱底板纵横梁开裂和断裂原因分析

针对重型自卸汽车车箱在装载矿石过程中出现的车箱底板纵横梁异常开裂和断裂问题,应用HyperMesh有限元软件建立了以板壳单元为基本单元的车箱有限元分析模型,并针对装载矿石的特点建立了矿石有限元模型,采用显式动态有限元法,以ANSYS/LS-DYNA为求解器,求解了不同质量的矿石从不同高度下落对车箱底板的冲击响应。结果表明：车箱底板纵横梁异常开裂和断裂是底板纵横梁连接部位冲击应力值大于材料的最小抗拉强度产生的,这与实车车箱底板纵横梁开裂和断裂情况相吻合。当车箱底板厚度为16mm,下落矿石质量超过0.3t之后,开裂和断裂处最大应力已大于底板材料的屈服强度（345 MPa）或最小抗拉强度（470 MPa）。为避免出现车箱底板大梁异常开裂和断裂现象,在确定的车箱底板厚度条件下,应限制装载矿石的质量和下落高度。     

横风作用下考虑车辆运动的车桥系统气动特性的数值模拟研究

车辆和桥梁气动力参数的准确识别是风-车-桥系统耦合振动研究的前提,目前大多数研究中通常忽略了车辆和桥梁间的相对运动。由于采用风洞试验测量手段研究此类问题存在一定困难,因此该文基于CFD数值仿真平台采用动网格技术模拟计算了横风作用下考虑车辆运动的车辆和桥梁气动特性,分析研究了风场的紊流特性、车辆的运动速度以及车桥的相互气动干扰对车辆和桥梁气动特性的影响。计算结果表明:车辆和桥梁的气动力特性受车辆的运动速度和车桥间的相互作用影响较大,风场的紊流特性对车辆和桥梁的气动力也有一定影响。最后通过对比分析单车、桥和车-桥耦合的流场压力和速度云图,探讨了车辆和桥梁气动力的相互作用机理。