钢筋混凝土桥梁疲劳荷载模型及应力水平研究

随着公路交通量的日益增加,车辆荷载的循环累积作用引起桥梁结构疲劳损伤,其安全运营与耐久性能受到严重影响,公路桥梁疲劳损伤问题受到普遍关注.目前,我国公路桥梁规范尚无疲劳车辆荷载模型的取值相关规定,通过国内外公路桥梁疲劳车辆荷载模型研究分析其适用性.针对量大面广的中小跨径混凝土桥梁选取三座典型桥梁,对其进行设计荷载、标准疲劳车荷载和实际调查运营荷载作用下的桥梁荷载水平进行计算与分析,提出混凝土桥梁设计荷载应力水平为0.5,实际运营调查荷载应力水平为0.55,可为既有公路钢筋混凝土桥梁疲劳性能的准确评估提供一定的理论依据与技术参考.     

基于交通调查的重载交通公路桥梁设计车辆荷载探讨

车辆荷载是公路桥梁设计的重要依据和技术指标,直接决定了桥梁的承载能力和经济造价.本文从实际交通调查入手,统计分析重载交通公路上的汽车荷载轴重、轴距和相邻汽车的纵向间距,采用皮尔逊-Ⅲ型曲线进行统计分析,得出汽车队列纵向间距与相应排列图,并计算车辆的荷载效应,与现行桥梁设计规范的荷载作用效应相比较,得出重载交通公路实际车辆荷载与规范车辆荷载之间的关系.有利于合理选用重载交通公路桥梁的设计车辆荷载.     

一种混凝土箱梁桥的可靠性评估方法

为评估混凝土箱梁桥正常运营期间的安全状态,基于桥梁健康监测数据与可靠度理论,以混凝土抗拉强度标准值为抗力,车辆荷载响应和竖向温度梯度荷载响应为荷载效应,建立正常使用极限状态方程.对于实桥监测的综合荷载应变响应,利用经验模态分解方法提取箱梁顶底板应变响应的温度趋势项,并对车辆荷载响应和竖向温度梯度响应进行概率密度函数拟合;对非正态分布的荷载效应当量正态化,计算最不利组合下箱梁跨中截面顶底板的失效概率.结果表明:监测的车辆荷载响应和竖向温度梯度荷载响应的概率密度函数均不满足正态分布,采用广义极值分布具有较好的拟合效果;箱梁顶底板的失效概率均小于1%,并在车辆荷载和竖向温度梯度的共同作用下,底板的失效概率显著升高.     

某连续刚构桥动力影响线的计算与研究

选取福建省下白石大桥（连续刚构桥）作为研究背景,建立下白石大桥的ANSYS有限元模型.使用基于MATLAB平台的模态分析软件MACEC,采用随机子空间法（SSI）对下白石大桥进行模态分析.根据分析结果,对下白石大桥有限元模型参数进行修正;利用修正后的有限元模型采用瞬态动力学分析功能求得其在移动荷载作用下的纵向应变时程曲线和动力影响线.为下一步车辆荷载效应评估奠定基础.     

在役预应力梁桥承载能力可靠性评估

根据预应力混凝土桥梁的几何尺寸、材料强度和计算模式不定性系数的统计参数,采用蒙特卡洛方法模拟了预应力混凝土梁桥抗弯承载能力和抗剪承载能力的统计参数;在考虑结构构件抗力、恒载效应、车辆荷载效应、横向分布系数和车辆荷载冲击力的随机性的基础上,建立预应力混凝土简支梁桥的抗弯和抗剪承载能力极限状态方程,采用JC方法计算可靠度指标。对一座既有预应力混凝土桥梁进行承载能力可靠性评估并对影响可靠度指标的随机变量（恒载、车辆荷载、横向分布系数、冲击系数）进行了敏感性分析,结果表明：恒载效应的随机性对可靠度指标影响很小,车辆荷载效应、横向分布系数、冲击系数的随机性对可靠性指标影响较大且依次加大。     

收费广场交通流特性对桥梁结构的影响

高速公路收费广场位于桥梁结构上,须考虑收费广场交通流特性对桥梁结构的影响,主要体现在车辆活载、桥梁横向分布系数、纵向车队间距及车辆制动力发生变化而引起的汽车荷载分布模式、结构受力等方面与原结构设计的不同.以福州秀宅收费站搬迁工程为例,收费广场的车辆荷载效应高于公路-Ⅰ级标准的活载效应,收费广场的桥梁结构不能采用原设计荷...     

收费广场交通流特性对桥梁结构的影响

高速公路收费广场位于桥梁结构上,须考虑收费广场交通流特性对桥梁结构的影响,主要体现在车辆活载、桥梁横向分布系数、纵向车队间距及车辆制动力发生变化而引起的汽车荷载分布模式、结构受力等方面与原结构设计的不同．以福州秀宅收费站搬迁工程为例,收费广场的车辆荷载效应高于公路一I级标准的活载效应,收费广场的桥梁结构不能采用原设计荷载标准,必须重拟桥梁荷载标准．     

公路桥梁限载标准安全性分析

以山东省某预应力混凝土空心板桥为依托,系统验证已有桥梁限载分析模型的工程安全性。首先,根据该桥结构设计资料,按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》设计汽车荷载进行承载能力检算,验证桥梁是否达到设计要求;在此基础上,针对不同的限载安全等级,按设计采用的车辆横向布载模式,计算典型限载车辆荷载作用下的荷载效应与跨中挠度;与设计汽车荷载产生的荷载效应和跨中挠度进行对比,检验所提限载取值对该类桥梁的工程安全性。计算结果表明,与安全等级一级和二级对应的典型限载车辆,可以满足安全等级一级、二级和三级的承载能力要求;与安全等级三级对应的典型限载车辆,可以满足安全等级一级、二级和三级的正截面承载能力要求,但不能满足安全等级一级的斜截面抗剪承载力要求。     

多事件混合影响的桥梁车辆荷载效应组合极值预测

为解决受多事件混合影响的桥梁车辆荷载效应不满足独立和同分布假定,导致预测极值不准确的问题,提出采用共同阈值,改进组合广义帕累托分布(CGPD)极值预测模型,以适应采用任意尾部逼近函数预测基于事件分类的超阈值样本极值.对CGPD模型的关键问题,如超阈值样本的时间独立性检验、阈值选取和GPD参数估计,分别提出基于自相关系数的采样间隔法、基于K-S优度检验的自动计算法和概率权重矩法的实用解决方法.通过具有理论解的数值算例验证改进CGPD模型及其实用解决方法的准确性,并将CGPD方法应用于中小跨径桥梁和大跨径桥梁车辆荷载效应的极值预测中.结果表明:所提实用解决方法具有很好的应用效果,计算精度高,这些方法是CGPD应用的关键.数值算例验证了CGPD能精确预测受多事件混合影响的样本极值,与理论解的误差在3%以内,而采用传统混合数据的单一广义帕累托分布(SGPD)进行外推会产生很大偏差.中小跨径桥梁车辆荷载效应可以基于参与加载的货车数量划分加载事件,大跨径桥梁车辆荷载效应则可以根据时均交通量和时均货车比率划分时段形成不同加载事件,应用CGPD方法均能简单而方便地获取任意重现期的桥梁车辆荷载效应极值,而传统SGPD方法会形成显著的估计偏差,高达13.7%.     

特重车交通荷载作用下大跨拱桥动力响应分析

为研究特重车交通荷载工况作用下大跨拱桥的动力响应特点,以河北省宣大高速公路上某大桥的动态称重系统所采集的近3年的交通数据为基础,定义并提取了特重车的交通荷载工况,进而分析了不同类型特重车交通荷载工况所占比例及每个特重车交通荷载工况车辆总质量的分布规律。利用随机车流-桥梁耦合振动分析软件计算了大跨拱桥在特重车交通荷载作用下的空间动力响应,并与新旧桥梁规范中的设计车辆荷载对应的响应进行了对比。结果表明：新规范对拱桥关键部位的设计荷载定义更为保守,实测的交通荷载工况中仅有极少数特重车交通荷载工况对应的响应超过了设计车辆荷载对应的响应;对于该大跨拱桥,新桥梁规范中的设计车辆荷载能够较充分地考虑大部分特重车交通荷载作用对桥梁结构整体受力产生的不利影响。     

Dynamic Impact Factor Induced by Idling Vehicle-Bridge Coupling Vibration

怠速车-桥耦合振动下城市桥梁动力冲击系数

刘浪^1,2,王杰²,杨洪²

(1. 省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室,重庆交通大学,重庆 400074;

2. 重庆交通大学,土木工程学院,重庆 400074)

摘要：

为计算拥堵状态下怠速车-桥耦合振动对城市桥梁的冲击作用,持续定点采集了大量拥堵车列图像,利用图像数字化处理技术,建立了3种车辆模型及6种典型城市桥梁拥堵车列模型。根据实桥参数建立了怠速状态下车-桥耦合振动有限元模型,计算了各种典型拥堵车列荷载工况下车-桥耦合振动产生的动力系数,并与规范冲击系数进行了对比。结果表明,6种拥堵工况产生的最大动力系数分别为规范值的1.15~2.67倍,说明拥堵状态怠速车-桥耦合振动产生的冲击系数较正常交通状况大。针对拥堵严重的桥梁的设计及评估,本文建议采用1.7的规范修正系数。文中提出的分析模型及方法可为本领域的进一步研究提供有益的参考。

关键词：动力冲击系数;车-桥耦合振动;交通拥堵模;规范设计值

     

考虑区分车辆运行状态的桥梁车载统计分析及模拟

动态称重系统作为桥梁结构健康系统的重要组成部分之一,能提供丰富的车辆荷载监测数据,在此基础上建立能反映实际交通状况的车辆荷载模型,对桥梁结构的安全评估、车致疲劳分析等具有重要意义。提出一种能考虑区分车辆运行状态的随机车流模拟方法和流程,在车辆荷载统计分析过程中通过各时段的车流量密集程度区分车辆运行状态,针对不同运行状态,引入单峰和多峰概率分布模型,对车重、车速、车间距等车辆荷载统计参数进行概率拟合,通过K-S检验获得车辆荷载参数的最优概率分布;通过Monte Carlo抽样模拟随机车流,进而分解为随机加载流;基于某实际桥梁的车辆荷载监测数据,对车辆荷载模拟方法的合理性进行验证。结果表明：采用区分车辆运行状态模拟的随机车流对桥梁结构进行加载,获得的钢箱梁跨中底板应力幅值和应力循环次数与实际车流加载结果接近。相比之下,如果不考虑区分车辆运行状态,得到的应力幅值和循环次数都明显小于实际车流的加载结果,这对于桥梁结构的车致疲劳分析偏于危险。     

基于渐近均匀化理论的加筋土路基在交通荷载作用下的动力响应分析

通过渐近均匀化方法将加筋土路基等效成单一弹性参数的材料,再利用An-sys建立加筋土路基的三维有限元模型.用移动恒载来模拟交通荷载,研究加筋土路基在该荷载作用下的动力响应.具体研究了不同代表测点的等效Mises应力、竖向位移、竖向加速度的时程曲线变化规律,以及随着单轮轮载值、行车速度、距路基表面深度改变而变化的规律.     

面向微观交通仿真实验的模型参数敏感性分析方法

为提升微观交通仿真模型标定工作的科学性,对当前微观交通仿真模型标定流程进行梳理,指出微观交通仿真模型标定工作中的敏感性方法应用及定位存在误区。基于微观仿真实验特性及方差分析理论,研究重新构建面向微观交通仿真实验的敏感性分析方法,并界定敏感性分析在仿真模型标定流程中的作用为科学选取校核指标。针对常见信号交叉口进行模型参数敏感性分析,发现选用延误指标作为信号交叉口微观仿真模型标定校核指标才能使得仿真模型标定结果最为有效。     

汽车荷载对滑坡稳定性的影响分析

当前滑坡防治工程设计中,没有考虑汽车荷载对滑坡稳定性影响。将汽车荷载简化为移动恒载和汽车动力荷载,其中移动恒载量值介于2.34~6.41 kPa之间,并以冲击系数表征汽车动力荷载,冲击系数μ介于0.1~0.4之间。并采用工程界常用的多种稳定性分析方法,结合算例,通过不考虑同考虑汽车移动恒载载、汽车动力荷载的滑坡稳定性分析对比,发现对于公路从滑坡下滑段通过的浅层滑坡(8m以内),不考虑汽车荷载同考虑汽车移动恒载相比,稳定性系数要高4.3%~11%,不考虑汽车荷载比同时考虑汽车动荷载时稳定性系数要高5.8%~12.1%,即不考虑汽车移动恒载、汽车动力荷载的影响会人为提高滑坡的稳定性系数,且量值不可忽略。对于中厚层滑坡或公路从滑坡抗滑段通过情况,汽车荷载对滑坡稳定影响微弱,可以不予考虑。     

交通荷载作用下路基动力有限元分析

将高速公路路基路面视为平面应变问题,通过模拟交通荷载,建立了动力有限元计算模型,探讨了路基动力响应与各种影响因素的关系,并揭示了各影响因素之间的变化规律,对公路的建设管理有一定的指导意义．     

基于决策优化模型的驾驶行为建模方法

为了能在微观交通仿真模型中对复杂交通环境下的驾驶行为进行统一的数学描述，提出一个基于决策优化模型的驾驶行为建模方法.通过扩展Helly跟车模型并将其等式约束变换为不等式约束，建立驾驶员的可行加速度决策空间，再依次求解轨迹最优目标和速度最优目标，得到一个满意的横纵加速度.该建模方法将跟车、换道、超车、穿插、制动等驾驶行为统一地在驾驶行为决策优化模型进行描述中，模型结构灵活，模型参数校正方法简单明了，适用于交通环境复杂的混合交通流微观仿真建模.     

高速激光弯沉仪标定方法

为了解决高速激光弯沉仪现存标定方法工作量大和量值准确性低的问题,基于测试原理提出了一种新的标定方法.该方法通过分步改变多普勒传感器设置位置,使多普勒激光传感器都置于弯沉盆范围外来达到标定的目的,并针对设备的构造制定了相应改进方案.通过与其他标定方法进行比对,试验结果显示该标定方法在相关性、Pearson相关系数和实测弯沉盆斜率曲线等评价指标上都优于现存的标定方法,且与我国常用的贝克曼梁法较接近,保证了弯沉测量的质量;同时,该标定方法标定时间短,可操作性强,具有较好的实用性.     

基于GERT随机网络的城市交通流仿真研究

针对传统城市交通流模型仅适用于非拥挤城市交通路网规划,无法拟合路段行驶时间依赖于交通负荷变化的城市交通流时空分布网络问题的缺陷,运用GERT随机网络对城市交通流进行仿真模拟.将普通动态交通规划模型无法反映的各路径交通流之间相互影响的内在逻辑关系考虑在内,使得动态交通规划更具现实指导意义.对贵阳喷水池交通枢纽路段的实际案例分析表明,该方法可以为城市交通规划提供有力地决策支持.     

使用驾驶人瞳孔直径的固定物冲突识别方法

以寻找可反映驾驶人心理负荷的交通冲突识别指标及基于该指标的交通冲突识别方法为目的,通过比较分析明确了冲突刺激与瞳孔直径的相关关系,针对原始GSA(gravitational search algorithm)识别方法仅可搜索最优解的缺陷并面向交通冲突识别要求提出了基于瞳孔直径的GSA-T交通冲突快速识别方法.撞固定物冲突验证结果显示GSA-T方法的对比次数和识别时间均比枚举方法少,证明GSA-T方法具有较低时间复杂度和空间复杂度的优势,可满足交通冲突识别和道路安全评价的要求.