考虑抗力修正系数和静载试验效率的#br# RC简支梁桥限载取值

为确定静载试验验证后钢筋混凝土简支梁桥的限载取值,提出一种考虑抗力修正系数和静载试验效率的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法。首先,以桥梁设计活恒载比值为基本参数,建立抗力下限值与验证荷载间的关系式,并构造考虑抗力左截尾数分布特征的限载分析模型。进而,根据钢筋混凝土梁抗弯承载能力设计表达式,计算与不同抗力修正系数和静载试验效率对应的结构安全等级一级桥梁限载系数。最后,通过分析现行规范桥梁汽车荷载效应与典型车辆荷载效应比值,提出典型五轴车辆的限载建议值。结果表明：抗力修正系数和荷载效率对桥梁限载取值有较为明显的影响;在相同设计活恒载比值下,抗力修正系数和静载试验效率越大,试验验证后桥梁容许的典型车辆总重限值也就越高;研究成果可为静载试验后桥梁的限载取值提供依据。     

考虑抗力修正系数和静载试验效率的RC简支梁桥限载取值

为确定静载试验验证后钢筋混凝土简支梁桥的限载取值,提出一种考虑抗力修正系数和静载试验效率的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法。首先,以桥梁设计活恒载比值为基本参数,建立抗力下限值与验证荷载间的关系式,并构造考虑抗力左截尾数分布特征的限载分析模型。进而,根据钢筋混凝土梁抗弯承载能力设计表达式,计算与不同抗力修正系数和静载试验效率对应的结构安全等级一级桥梁限载系数。最后,通过分析现行规范桥梁汽车荷载效应与典型车辆荷载效应比值,提出典型五轴车辆的限载建议值。结果表明:抗力修正系数和荷载效率对桥梁限载取值有较为明显的影响;在相同设计活恒载比值下,抗力修正系数和静载试验效率越大,试验验证后桥梁容许的典型车辆总重限值也就越高;研究成果可为静载试验后桥梁的限载取值提供依据。     

考虑全梁承载能力因素的RC桥梁限载取值

为确定85和04规范钢筋混凝土简支梁桥限载标准，系统分析了受弯和受剪抗力对桥梁限载系数的影响规律。首先，根据结构可靠度理论，提出了桥梁限载取值的一般分析方法。然后，以6～30m简支梁桥为例，通过比较85和04规范汽车荷载产生的跨中弯矩和支点剪力，选择三轴和五轴载重汽车作为典型限载车辆模型。在此基础上，以设计活恒载比值为基本参数，采用85和04规范钢筋混凝土受弯和受剪抗力设计表达式，分别计算了85规范汽车-20级和汽车-超20级以及04规范公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级桥梁的限载系数。结果表明，在同一限载安全等级下，按85和04规范设计的中、小跨径钢筋混凝土简支梁桥，其限载值均由受弯抗力控制，建议按受弯抗力确定此类桥梁的限载取值。     

公路桥梁限载取值的可靠性分析模型研究

根据中、小跨度钢筋混凝土简支梁桥承载能力极限状态方程,提出一种基于结构可靠性理论的典型车辆限载取值分析方法。首先以受弯构件抗力和恒载效应为相互独立的随机变量,以汽车荷载标准值效应限值为常量,建立汽车荷载限载系数反演分析模型;通过给定结构容许失效概率与设计采用的活恒载比值,反算理想抗力桥梁与按原规范设计桥梁的汽车荷载限载系数。为简化分析,以原桥梁设计规范车队荷载中的三轴载重汽车与五轴载重汽车为典型限载车辆模型,通过引入设计汽车荷载标准值效应与典型车辆荷载总重呈近似线性关系的假定,应用汽车荷载限载系数计算典型车辆荷载限值。最后,以3根在役钢筋混凝土空心板梁现场静载试验验证所提限载分析模型的正确性。     

公路和城市桥梁检算方法对比分析

分别采用JTG/T J21—2011《公路桥梁承载能力检测评定规程》和CJJ/T 233—2015《城市桥梁检测与评定技术规范》对沙窝桥进行结构检算,通过对比检算结果,分析了公路桥梁规范和城市桥梁规范中检算方法的区别和联系。两种检算方法都是模拟桥梁的实际损伤状态,公路桥梁规范引入了桥梁承载能力检算系数、恶化系数及其他折减系数,而城市桥梁规范是直接在计算模型中计入构件缺陷或损伤实测值;两种检算方法均考虑了活载的影响,公路桥梁规范引入了活载影响修正系数,而城市桥梁规范则是将特殊或重型车辆作为检算荷载考虑;两种检算方法都考虑到了混凝土强度、混凝土截面、钢筋截面、活载等变化对结构的影响,在此基础上,城市桥梁规范又将结构几何参数实测值、结构自重的变异、约束条件的变化等直接用于模型的修正;按城市桥梁规范采用实测结果计算的抗力值比按公路桥梁规范折减后的抗力值小得多,城市桥梁规范更加保守;对于正常使用极限状态评定,公路桥梁规范的检算方法是将修正后的效应值与修正后的限值进行对比,而城市桥梁规范的检算方法是将采用实测结果计算的效应值与规范规定的限值进行对比。通过对两本规范中检算方法的对比分析,可以清楚地了解两本规范关于桥梁结构检算的异同点,对桥梁承载能力评估具有借鉴意义。     

涉铁工程公路跨线桥限载、限速取值探讨

公路桥梁限载、限速的研究对于路外安全需求的关注较少,而上跨铁路的公路桥梁需要有十分可靠的安全储备以保证铁路运营安全;本文结合铁路、公路设计规范,分析了铁路下穿既有公路桥梁及新建上跨铁路公路桥梁的限载、限速取值问题,并给出相应建议值;其中：既有桥梁可按照结构健康状态分类后,根据文中定义的限载修正系数κ₀以及冲击系数比χ来对既有桥梁原限载、限速值进行折减;对于新建桥梁,主要依据不同公路规范限值,结合铁路安全需求,从而给出了相应限载、限速建议值。     

既有铁路钢筋混凝土梁桥动态可靠性评估

介绍了既有桥梁结构的动态可靠性分析方法,提出了桥梁的恒载概率模型、活载概率模型及抗力概率模型,并对可靠度计算方法中的验算点法进行了介绍。以一座既有铁路钢筋混凝土梁桥为工程背景,计算了该桥的活载效应统计参数、恒载效应统计参数及抗力统计参数等,利用验算点法计算了桥梁结构构件的可靠度指标,又采用PNET方法分析了整个桥梁体系的可靠性,最后给出了桥梁的可靠性评估结果。结果显示动态可靠性评估应用于铁路钢筋混凝土梁桥可以得到较好的评估结果。     

木结构可靠度分析及木材强度设计值的确定方法

为使结构用木材的强度设计值符合可靠度要求,建立了适用于现代木结构构件的功能函数,对不同荷载组合下的受弯、受拉和受压木构件进行了可靠度分析。鉴于木材的强度变异系数在较大范围内变动,给出了满足可靠度要求的抗力分项系数与强度变异系数间的关系曲线。以安全可靠与经济合理为原则,选取恒载与住宅楼面活荷载组合且在活荷载与恒载比值为1.0情况下的抗力分项系数与强度变异系数的关系曲线为确定木材强度设计值的基准曲线。当恒载与住宅楼面活荷载或与办公楼面活荷载组合且荷载比值小于1.0时,按基准线确定的强度设计值乘以调整系数0.83+0.17ρ(ρ为活荷载与恒载之比);当恒载与风荷载或与雪荷载组合时,按基准线确定的强度设计值乘以调整系数0.83。对不同安全等级木结构抗力分项系数间的关系进行了讨论,强度变异系数小于0.20的木材方可用于安全等级为一级的木结构,或者适用于木结构设计的结构重要性系数的取值范围宜为0.8~1.2。     

荷载分项系数调整对钢筋混凝土梁可靠性的影响分析

为明确新版《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068-2018)中的荷载分项系数调整对钢筋混凝土梁设计安全性的影响,参考已有统计参数模型,采用蒙特卡罗法对钢筋混凝土梁进行可靠指标计算。考虑抗弯和抗剪两种破坏模式、四种常用荷载组合等情形,分别计算了荷载分项系数调整后钢筋混凝土梁可靠指标的变化。结果表明：荷载分项系数调整后,对于办公楼活荷载、风荷载、雪荷载分别与恒载组合以及办公楼活荷载和风荷载与恒载联合组合的四种情况,钢筋混凝土梁的抗弯可靠指标提高了约9.7%～16.9%,基本满足目标可靠指标3.2的要求;当抗力分项系数在1.5～2.2范围变化时,钢筋混凝土梁的抗剪可靠指标增加较小,增幅仅约为0.05～0.20;当抗力分项系数取2.2时,钢筋混凝土梁的抗剪可靠指标基本满足目标可靠指标3.7的要求。     

新建重载铁路桥梁设计荷载标准的研究

对国内外荷载标准与列车运营模式间的关系进行研究分析,探讨设计活载标准的合理储备,分析国内重载铁路发展的情况,制定重载运营车辆检算模式。基于修正后中-活载(2005)中的ZH图式,从静活载储备、考虑恒载和相关设计参数后储备两方面,对重载列车作用下桥梁结构设计荷载系数的取值进行研究,提出适用于新建重载铁路设计的荷载系数。研究成果可为重载铁路标准规范提供依据。     

重载交通条件下装配式RC板桥抗裂性分析

为研究重载交通条件下RC板桥的抗裂性能,以煤运干线宣大高速公路某大桥所采集的动态称重（WIM）数据为基础,提取出883个特重车荷载工况,借助自主研发的三维动力可视化分析软件BDANS计算特重车荷载工况作用下RC板桥的正弯矩效应,并按照现行桥梁规范的裂缝宽度计算方法计算每个特重车工况作用下RC板桥跨中截面的裂缝宽度。结果表明:RC板桥跨中截面的裂缝宽度均介于0.1~0.2 mm之间,未超越现行桥梁规范所规定的最大裂缝宽度,但该类型裂缝的存在将为混凝土碳化、钢筋的电化学腐蚀提供有利的发生环境;为保证结构的正常使用并延长其服役期,应对已有裂缝进行修复处理并对公路桥梁车辆荷载进行限载研究。     

FRP-胶合木-UHPC组合梁桥设计与试验

为适应我国桥梁建设环境友好转型发展的需要,并针对传统木-混凝土组合梁自重大、长期变形大及耐久性不足,难以应用到中等跨径桥梁的问题,提出一种可整体预制、整跨吊装的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥。对20m、30m跨径的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥试设计,并与同等跨径的传统木 混凝土组合梁桥和预应力混凝土梁桥进行材料用量和经济性的对比;对30m跨径的试设计桥梁进行荷载组合效应计算,根据计算结果以中国桥梁设计规范为基础,同时参考欧洲规范5,基于弹性设计法对FRP-胶合木-UHPC组合梁桥的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算;对30m跨径的试设计桥梁按照纵向1∶5的比例缩尺,设计制作了2根试验梁模型,并进行试验研究。研究结果表明：20m跨径的试设计桥梁的自重分别减至传统木-混凝土组合梁和预应力混凝土梁的72.7%和48.0%,全寿命造价分别为二者的79.1%及106.4%;30m跨径的试设计桥梁的自重减至预应力混凝土梁的49.3%,全寿命造价为它的134.0%;试设计FRP-胶合木-UHPC组合梁桥具有足够的抗弯与抗剪承载力,活载作用下的结构挠度小于限值,满足工程受力要求;按照欧洲规范5进行设计,结构具有较大安全储备,理论计算偏安全;FRP的植入使组合梁的极限承载能力提高了约8.6%,并能改善其破坏形态、提高延性。     

Fatigue evaluation of steel-concrete composite deck in steel truss bridge——A case study

An innovative composite deck system has recently been proposed for improved structural performance. To study the fatigue behavior of a steel-concrete composite bridge deck, we took a newly-constructed rail-cum-road steel truss bridge as a case study. The transverse stress history of the bridge deck near the main truss under the action of a standard fatigue vehicle was calculated using finite element analysis. Due to the fact that fatigue provision remains unavailable in the governing code of highway concrete bridges in China, a preliminary fatigue evaluation was conducted according to the fib Model Code. The results indicate that flexural failure of the bridge deck in the transverse negative bending moment region is the controlling fatigue failure mode. The fatigue life associated with the fatigue fracture of steel reinforcement is 56 years. However, while the top surface of the bridge deck concrete near the truss cracks after just six years, the bridge deck performs with fatigue cracks during most of its design service life. Although fatigue capacity is acceptable under design situations, overloading or understrength may increase its risk of failure. The method presented in this work can be applied to similar bridges for preliminary fatigue assessment.     

Methodology for development of live load models for refined analysis of short and medium-span highway bridges

Abstract

The accuracy of bridge system safety evaluations and reliability assessments obtained through refined structural and finite element analyses depends not only on the accuracy of the structural model itself but also on the proper modelling of the maximum traffic loads. While current code-specified live load models were calibrated to properly reflect the safety levels of bridge structures analysed using the simplified methods adopted in bridge design and evaluation manuals, these load models may not lead to accurate results when implemented during refined structural analysis procedures. This paper describes a method to calibrate appropriate live load models that can be used for advanced analyses of bridges. The calibration procedure is demonstrated using actual traffic data collected at a representative weigh-in-motion station in New York State. The proposed calibration methodology is applicable for developing live load models for different bridge service periods, bridge types and design/assessment codes or standards. Live load models obtained using the proposed calibration procedure are readily implementable for deterministic refined analyses of highway bridges to produce similar results to those of complex traffic load simulations. Examples are presented that describe how results of such calibrated live load models would be used in engineering practice.     

我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度分析

为了准确掌握我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度,基于我国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362—2018),利用大型结构有限元分析软件Midas-civil建立了公路-Ⅰ级设计荷载作用下20 m预应力T梁全桥三维有限元模型,分析了最不利工况下桥梁的内力,并基于承载能力极限状态可靠度方法,计算了该类桥梁的承载能力可靠度,与美国和欧洲的可靠度计算值进行了比较。结果表明:我国20 m预应力T梁桥恒载最大弯矩为1516.7 kN·m,活载产生的最大弯矩为1386.4 kN·m,我国的活载效应值和美国基本一致,欧洲的活载效应较大;活荷载效应值对桥梁结构可靠度计算结果影响较大,我国20 m预应力T梁桥可靠度指标β为5.478,大于我国规范值约17%,高于美国的4.43,但低于欧洲的7.25。     

跨越山谷高墩混凝土桥地震倒塌分析

高墩桥在中国西部多山谷地区得到广泛的应用,然而对其抗震性能的研究并不充分,我国尚没有确立相关的分析设计方法与规范,因此对其进行非线性地震响应分析乃至倒塌分析以便研究其地震破坏模式是十分有意义的。本文以贵州省高速公路上跨越山谷的某大桥为例进行了研究。该桥是一座处于典型西部地区山地、桥体为双向分离的曲线T型刚构高墩混凝土桥。本文在对全桥进行动力特性分析的基础上,采用有限元软件LS-DYNA进行了全桥非线性时程响应分析,考虑桥体的碰撞,得到塑性铰形成与发展状况以及破坏模式,实现了对全桥倒塌过程的仿真。本研究结果对类似桥梁的抗震设计提供了有益的参考。     

桥梁抗震设计

分析了桥梁震害及产生原因,着重介绍了拱桥的震害形式,并从设计的角度提出了一些桥梁抗震设计中遵循的基本原则,最后分析比较了我国《建筑抗震设计规范》和《公路工程抗震规范》,从而为桥梁的抗震设计提供了理论依据。     

深水浮式桥梁研究应用进展

深水浮式桥梁是一种依靠水浮力承载上部结构自重和活载的桥梁结构,在宽水面、高水深、弱地基水域的跨越工程中具有显著的应用优势。文章首先对深水浮式桥梁的发展历史和结构体系进行回顾和总结。随后结合近年来国内外相关研究情况,从结构动力响应、实桥监测、浮式深水基础、锚索振动疲劳等方面较为全面地综述了深水浮式桥梁的研究和应用进展。通过对已有研究成果深入分析,重点讨论深水浮式桥梁研究中存在的问题和难点。最后对深水浮式桥梁的发展方向进行了展望,指出未来应重点在动力响应机理、结构模型试验、合理结构体系、复合材料应用、工程风险评估等方面开展研究工作,以推动深水浮式桥梁的工程应用。