2300m级超大跨钢箱梁悬索桥车辆荷载效应分析

汽车荷载是超大跨径桥梁的重要活载之一，直接影响桥梁构件的承载性能和长期服役性能。现行规范中，汽车荷载主要适用于量大面广的中小跨径桥梁，对于大跨径桥梁，特别是跨径超2 000 m的桥梁，其适用性有待评估。文章以主跨2 300 m的张靖皋长江大桥为背景，研究了超大跨径桥梁结构性能以及汽车荷载效应相关问题。研究结论可为超大跨径桥梁设计荷载取值提供参考，对完善发展车辆荷载标准、提升桥梁建设效益具有重大意义。     

从京藏高速公路货车大拥堵看我国公路桥梁结构的整体安全

针对目前京藏高速公路日趋严重的拥堵现象,从公路桥梁结构的安全出发,分析了现行规范中汽车荷载效应的计算,为了解货车拥堵对公路桥梁结构安全的影响,将现行规范中的车辆荷载组成一个纵横向车队模拟实际拥堵货车车队,置于结构之上计算其产生的效应,并将该效应与规范计算的汽车荷载效应进行了比较。结果表明,中等跨径桥梁的拥堵货车车队产生的实际效应超过了按规范规定计算的汽车荷载效应,多车道桥梁因规范规定的横向折减较多,满布重载车队产生的效应超出更多,并针对这一问题提出了相关建议。     

公路桥梁标准车辆荷载比较研究

选择中国、美国、英国、加拿大等国的公路桥梁标准车辆荷载,比较在虚拟大跨径简支梁桥结构上的荷载效应,认为我国现行的标准车辆荷载尽管有需要改进的地方,但其在特大跨径桥梁的设计中还是基本适用的。     

新老规范设计汽车荷载效应对比

鉴于新老桥梁设计汽车荷载模型的不同和对桥梁限载取值的研究,系统对比了不同时期、不同荷载等级桥梁设计汽车荷载效应的差异程度。根据不同的设计汽车荷载模型,以跨径为6～30m的简支梁桥为计算对象,分别计算汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级、汽车-超20级以及公路-I级和公路-Ⅱ级汽车荷载作用下的跨中弯矩和支点剪力。研究结果表明：对于跨径L在6～30m内的简支梁桥,新老规范设计汽车荷载作用下的跨中弯矩随跨径的变化趋势是相同的,然而两者支点剪力的变化趋势差异很大。计算跨径越小,新老规范设计汽车荷载作用下的内力效应差值越小,利用新规范对老规范设计的桥梁进行升级加固越有利。     

高速公路中小跨径桥梁汽车荷载适应性研究

基于某高速公路收费站汽车荷载数据,采用概率统计方法建立汽车总重概率模型,进而计算中小跨径桥梁汽车荷载效应,并与现行公路—Ⅰ级车道荷载效应对比,分析了公路—Ⅰ级车道荷载与实际高速公路汽车荷载的适应性。分析表明,高速公路实际通行汽车荷载与现行规范规定的公路-I级车道荷载适应性较好,可采用公路-Ⅰ级车道荷载对所研究高速公路中小跨径桥梁进行改扩建设计。     

基于WIM实测数据的北京市松山大桥重载交通车辆荷载模型

利用WIM动态称重系统，得到北京市松山大桥实际通行车辆的车辆荷载特征参数，经统计分析得到特征值，对其概率密度函数进行了拟合，建立了适用于本地区的重载交通车辆荷载模型，并与河北省和福建省的重载交通车辆荷载模型进行了对比。在此基础上，采用有限元模拟方法对建立的重载交通车辆荷载模型与现行规范进行荷载效应对比，分析结果表明，采用规范中公路—Ⅱ级汽车荷载设计的桥梁存在安全隐患；公路—Ⅰ级汽车荷载取值总体较为保守，但对于大跨径桥梁仍有不足，需要结合实际情况需要进一步研究。重车荷载对桥梁支座处剪力的影响较为明显，在桥梁设计与维护时应重点考虑。本研究成果可为北京地区的公路桥梁设计和结构损伤检验提供参考和建议。     

公路桥梁设计荷载基本组合的分项系数值及其效应对比

为了对我国现行公路桥梁荷载基本组合分项系数取值进行研究,在分析英国、美国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中有关荷载基本组合分项系数规定的基础上,选取我国公路常用的标准跨径板梁、T梁、组合箱梁、整体式箱梁为样本,在各国规范规定下,计算得到了恒载和汽车荷载作用下的简支梁跨中弯矩、支点剪力值效应,按各国的规范进行基本组合,并同中国规范作以对比,从而对我国公路桥梁的荷载基本组合分项系数在世界上所处的位置进行客观地评价.研究结果表明,我国在恒载分项系数的取值上处于中等水平,在汽车荷载分项系数的取值上处于较低的水平,现行规范的公路桥梁荷载基本组合的效应值处于中等水平,其方法及结论可供新规范修订时参考.     

基于WIM数据的桥梁实际汽车荷载效应的研究

利用先进的WIM系统调查佛开高速实际车辆荷载,研究车辆荷载的分析统计特征,建立实际车辆荷载模型,同时借助Rice公式,计算10~35 m中小跨径简支梁、三跨25~45 m连续梁关键截面在实际汽车荷载作用下的效应值,与现行规范车辆荷载效应进行比较,研究实际车辆荷载荷载效应与规范车辆荷载效应的差别,并尝试分析荷载效应的敏感因素(车流量和重车车重等)对其标准值的影响。     

基于不同规范的中小跨径梁桥汽车荷载效应分析

采用midas Civil建立不同跨径空心板梁桥与T梁桥的空间梁格有限元模型,对比分析不同版本桥梁设计规范中定义的汽车荷载对桥梁内力与挠度的影响。分析表明:对于10~50m跨径的简支梁桥,《15规范》相比《04规范》和《89规范》,在汽车荷载作用下的弯矩、剪力、挠度效应分别提高了1.00~1.31倍、1.00~1.32倍、1.00~1.29倍和1.15~1.40倍、1.17~1.57倍、1.05~1.33倍。对不同跨径简支梁桥,跨径越小,荷载效应提升越明显。对同等跨径简支梁桥,荷载效应提高系数变化规律为:剪力提高系数弯矩提高系数挠度提高系数。     

常规跨径钢板组合梁桥中欧规范汽车荷载效应对比研究

钢板组合梁可充分发挥钢材和混凝土的材料优势,为给我国桥梁设计人员设计海外钢板组合梁桥提供建议,对《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)及欧洲桥规(Eurocode—Basic of Structural Design、Eurocode 1:Actions on Structures—Part 2:Traffic Loads on Bridges)中常规跨径钢板组合梁汽车荷载效应进行对比。分析了中欧桥梁设计规范中汽车荷载模式、横向多车道折减效应、冲击系数、荷载组合等规定的异同,采用2种规范计算常规跨径钢板组合梁在汽车荷载及基本组合、频遇组合作用下的主梁弯矩。结果表明：欧洲桥规规定4种汽车荷载模式,已考虑冲击系数和横向车道折减,中国桥规规定了车道荷载和车辆荷载2种汽车荷载,计算汽车荷载效应后期需考虑冲击系数和横向车道折减;2种规范极限状态和设计状况规定一致,区别在于作用分项系数和可变作用组合系数取值;多片主梁钢板组合梁的边梁弯矩最大,单独考虑汽车荷载时,欧洲桥规计算的主梁最大弯矩比中国桥规大35%～36%;在考虑荷载组合时,欧洲桥规主梁最大弯矩计算结果在基本组合作用下比中国桥...     

基于WIM的广东省公路桥梁车辆荷载模型研究

为研究适合于广东省实际的公路桥梁车辆荷载模型,选取该省5条具有代表性的高速公路,基于动态称重(WIM)系统实测的交通轴载数据,参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)的方法,拟定符合广东省实际交通状况的车辆荷载参数,获得相应车辆荷载模型,并采用推荐车辆荷载模型与规范荷载模型对不同结构形式的桥梁活载效应进行对比分析.分析结果表明,按照规范原则得到的广东省实测车辆荷载总重和轴重均大于规范给定值;各种结构桥梁在推荐的车辆荷载模型作用下的活荷载效应均为规范计算值的1.4倍左右,桥梁跨径越小,活载所占设计荷载的比例越大,规范对活载效应的低估越明显.     

基于WIM数据的简支梁桥车辆荷载效应分析

基于安装在104国道绍兴段钟家湾立交桥的WIM系统采集为期1个月的车辆荷载数据,分析了不同类型车辆实际载重质量分布,根据影响线加载原理计算了WIM系统记录的每辆车作用下简支梁跨中最大弯矩及支点最大剪力效应值,分析了实际交通车辆荷载作用下跨径为6 ～50 m的12种简支梁桥结构内力分布规律,并与现行桥梁设计规范中汽车荷载对应的效应值进行了对比.最终结果发现:针对于该路段的实际车辆荷载,简支梁桥跨径越小,实际车辆荷载效应超越现行规范荷载效应的车辆数目越多.     

南非规范与中国规范中汽车荷载对比研究

为给我国涉外桥梁工程项目设计提供参考,对我国与南非桥梁设计规范中汽车荷载效应进行对比研究。采用铰接板梁法和刚接梁法,计算常用跨径的单片简支梁在南非与中国规范汽车活载作用下的横向分布系数。在此基础上,通过对简支梁及整体式连续梁的纵向影响线加载,分析2种规范中考虑汽车活载纵、横向分布后的差异。对比发现,对于常用中小跨径的简支、连续梁,南非规范汽车活载效应均高出中国规范30%以上;对于简支T梁跨中截面及连续梁支点截面,南非规范汽车活载效应高出中国规范35%~80%。即便考虑到两国规范中汽车冲击效应计入方式的不同,南非规范汽车活载也大于中国规范规定值。     

基于实测车流的中小跨径桥梁车载动力效应极值研究

为评估现有车辆荷载作用下中小跨桥梁的安全水平,提出了车辆荷载冲击作用下桥梁效应极值外推方法。基于高速公路车辆动态称重数据,研究了简支T梁桥的车载动力效应极值,校验并评估了现有车辆荷载作用下中小跨桥梁的安全水平。研究结果表明:基于实测数据的随机车流模型融入了车辆的概率信息,为桥梁车载动力效应极值的概率外推提供了有利条件;欧洲与英国规范的设计车辆荷载效应的重现期远大于美国和中国设计规范;随着桥梁跨度的增加,欧洲与美国荷载模型的重现期随着桥梁跨度的增加而减小,英国荷载模型随桥梁跨度的增加呈先增加后减小的趋势,中国荷载模型的重现期随桥梁跨度增加而增加。     

BS5400公路桥梁汽车荷载研究

从荷载模式、加载模式等角度介绍了BS 5400:2-2006规定的公路汽车荷载与中国规范的公路-Ⅰ级荷载进行了荷载效应标准值的比较,并应用于乌干达KE高速公路项目2×35m跨径装配式预应力混凝土箱形连续梁桥,对比研究汽车荷载对桥梁极限承载能力设计值的影响,发现BS 5400的汽车荷载标准值远大于公路-Ⅰ级荷载,应用该荷载设计的桥梁极限承载能力大于应用公路-Ⅰ级设计的桥梁,约大25%~40%。该文研究成果可为采用英国规范设计的公路桥梁提供参考。     

新建公路桥梁上跨高速铁路汽车荷载研究

对我国现行公路、城市桥梁规范及美国、英国桥梁规范中汽车荷载效应的对比分析,结合我国常见的超载现象及治超政策规定,确定了新建公路上跨高速铁路桥梁的汽车荷载标准,并进行了经济技术分析,完善了高速铁路技术标准.     

中外桥梁设计规范汽车荷载比较

桥梁结构在其寿命周期内所经历的最主要的活载是汽车荷载。近几十年经济的快速增长,使得交通状况发生了显著的变化,交通量、车辆载重量等均有显著的提高;国内外经济交流的愈趋频繁,对于桥梁设计者而言,有必要了解各国的规范。为此针对D60、BS5400、AASHTO、Eurocode等规范,通过车道划分、荷载标准值、折减系数、冲击系数、布载方式等方面对汽车荷载进行了分析比较。发现在跨径小于200m时,BS5400规范的荷载值最高;在80m跨径以下D60规范的荷载值最低,Eurocode在80m到200m跨径最小;当将荷载标准值外推至200m跨径以上时,D60最高,Eurocode最低。     

公路桥梁活载模式研究

对现行中国、美国、英国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中的汽车荷载标准进行分析研究。结合不同跨径的连续梁,通过建立有限元模型,对各规范汽车荷载产生的内力响应进行计算分析,并将汽车荷载效应与恒载效应进行组合,得出各种荷载效应的比例系数。计算结果显示:各公路桥梁规范的汽车荷载在取值、布置形式以及计算系数等方面均存在较大的差异,在所研究的连续梁跨度范围内,英国BS 5400规范的活载效应值最大,但是组合后的总效应各规范基本处于同一水平。     

重载交通路段桥梁荷载效应的分析与研究

利用山西省多条重载交通道路实际交通状况现场调查结果,分析确定其车辆荷载分布的类型和统计参数。并以此为依据,采用蒙特卡洛方法模拟实际车辆荷载流,对不同跨径、不同结构形式的桥梁计算其荷载效应,确定出任意时点的荷载效应分布函数。从而得出设计基准期内车辆荷载效应的分布类型及统计参数,并与现行规范进行对比分析,总结出重载交通条件下车辆荷载标准。     

基于计重收费数据的大跨径桥梁荷载效应评估

为提高大跨径桥梁车辆荷载效应的评估精度,建立融合计重收费数据和微观交通模拟技术的桥梁荷载效应评估方法。该方法根据计重收费数据建立车型、车重、轴重和轴距的数学模型,模拟产生静态随机车队;将多轴单元胞自动机模型作用于静态车队,形成动态荷载流,加载于桥梁影响线,获得荷载效应时程;采用极值外推法估计长回归周期下的荷载效应特征值,以此评估桥梁的荷载效应水平。采用该方法对润扬长江大桥开展自由和拥堵交通下的荷载效应分析,结果表明:该桥在自由交通下主梁的竖向位移预测极值与规范计算值的比值最大为0.58,行车平稳性好;拥堵交通下主梁弯矩、桥塔弯矩和主缆缆力的预测极值均低于规范值,但吊杆轴力预测极值与规范计算值的比值达1.07,增加了失效风险,运营中需控制该状况的上桥车辆数并及时疏散交通拥堵,以提高桥梁安全性。