独柱墩梁桥抗倾覆稳定性验算汽车荷载研究

为了彻查广东省高速公路既有独柱墩梁桥抗倾覆稳定性问题,为新建独柱墩桥梁提供设计依据,对该类桥梁的抗倾覆稳定性验算汽车荷载进行研究。根据广东省交通集团货车调查分析成果,虎门二桥荷载统计报告,同济大学对上海市车辆荷载研究成果,得出广东省现状汽车荷载模式。通过实例有限元分析对比,得出《公路桥涵设计通用规范》(JTD D60-2015)中规定的汽车荷载在验算该类桥梁倾覆时,偏不安全,且随着联长的增长,安全度降低。发现该类桥梁的汽车荷载产生的倾覆效应与其荷载总量有近似比例关系,与其荷载模式关系不大,并提出以公路-1级汽车荷载乘以3.4倍的分项系数为验算汽车荷载。     

重型车辆荷载作用下桥梁结构安全分析研究

重型车辆虽然在整个交通车辆中占有比重较小,但对于特殊交通要求的桥梁,不能只采用现行规范要求荷载等级进行计算,需要按照实际的车列荷载进行加载计算。由于重型车辆荷载的实际汽车荷载效应比规范计算标准值偏大,对于重载交通地区,需要获取实际通行车辆的车重、轴重、轴距、车头间距、车速等参数,对桥梁结构进行整体和局部验算。     

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。     

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。     

重载交通条件下榆佳高速公路汽车荷载研究

榆林至佳县高速公路是陕西省重要的能源运输大通道,重型汽车比例高,交通量大,应用现行规范公路—Ⅰ级汽车荷载进行设计难以满足目标可靠度要求。在对该区域进行交通量调查、研究的基础上,提出适应于该高速公路重载交通特点的桥梁荷载模型。该模型采用车列荷载模式,能直观反映作用于桥梁汽车轴重、总重、轴距等参数,方便桥梁的运营管理,且使桥梁在实际重载交通条件下的安全性和耐久性得到保证。该汽车荷载模型与公路—Ⅰ级的对比分析表明:若采用公路—Ⅰ级汽车荷载乘以放大系数的方法进行设计,会造成不必要的浪费,却未必起到控制设计的目的。采用该汽车荷载进行桥梁设计对总造价影响较小,却能提高公路通行能力。     

适用于重载交通的公路桥梁荷载标准研究

某一级公路具有明显的重载交通特征,在运营过程中也出现了严重的超载问题,为准确分析该一级公路上的汽车荷载,并确定其对该路上广泛使用的简支梁桥和连续梁桥的荷载作用,以WIM调查数据为基础并进行统计分析,利用蒙特卡洛方法随机数生成模拟自然车队的拟合荷载流.基于<公路工程结构可靠度设计统一标准>中计算荷载效应的可靠度理论,以拟合荷载流在产生的弯矩与公路Ⅰ级的弯矩效应比值为分析对象,确定了适应该一级公路重载交通荷载下计算桥梁结构内力的汽车荷载标准.针对该路重载交通的实际情况,给出了不同超载条件下适度提高汽车荷载等级的荷载放大系数.     

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。     

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。     

独柱支承梁式桥倾覆稳定性验算方法研究

为减少独柱支撑匝道桥倾覆事故的发生,对该类桥梁倾覆稳定性验算方法进行研究.根据结构及受力特点,对独柱支承梁式桥进行分类,以北京市此类桥梁为背景,研究该类桥梁倾覆稳定性.研究结果表明,中墩固结独柱支承梁式桥倾覆破坏为构件强度破坏;中墩铰结独柱支承梁式桥倾覆破坏首先表现为边支座脱空,然后出现中墩支座转角超限,最终发生结构倾覆的本质特征,据此制定出了适用于验算独柱支承梁式桥倾覆稳定性的方法,可供同类桥梁的设计及维修加固参考.     

三跨独柱连续钢混叠合梁桥抗倾覆稳定性分析

以某三跨独柱墩连续钢混叠合梁桥为例,采用空间有限元模型模拟结构受力特点,按照相关规程规定,对原桥进行设计极限荷载作用下的抗倾覆稳定分析。进而对实际可能出现的不同车辆荷载及布置形式进行分析,研究其对相关抗倾覆稳定参数的影响,进一步确定可能发生倾覆的极端荷载布置形式。最后,按照设计车辆荷载进行现场加载试验,进一步验证该桥梁的抗倾覆性能。结合计算与试验的结果,探讨相关规程对该类桥梁抗倾覆规定的合理性,提出现阶段避免此类型桥梁发生倾覆事故的建议。     

考虑车道荷载差异的多车道桥梁横向折减系数

为考虑车道荷载差异对多车道桥梁横向折减系数的影响，提出横向折减系数的多系数表达模式，并改进基于独立重复试验的相遇车道荷载方法以进行系数校核。首先，引入反映车道荷载差异性的车道修正系数和体现多车道荷载相遇概率的车道组合系数，形成横向折减系数的多系数表达模式。其次，改进目前常用的基于独立重复试验的相遇车道荷载方法，将车道交通流量及荷载分布的差异性涵盖进来。随后，参数化研究横向折减系数的关键影响参量，包括货车通过控制断面的平均时间、荷载重现期、车道交通量和车道荷载分布等。最后，基于某高速公路实测动态称重数据，给出采用该方法校核横向折减系数的详细过程，并与传统方法及JTG D60-2015规范方法所得结果进行对比。研究表明：所提出的改进相遇车道荷载方法，摈弃了传统方法中车重正态分布、车道荷载同分布、最大观测车重与均值3.5倍偏差关系等备受质疑的假设，是更一般性的解答。参数化分析表明：货车通过控制断面的平均时间和荷载重现期对结果影响很小，货车荷载模型及其在车道间差异性则影响很显著，说明对车道荷载分布规律进行准确建模的重要性。实测车道货车荷载数据统计发现：货车的交通量和荷载分布在车道之间具有明显的差异，传统方法和规范方法给出的横向折减系数均高估了实际情况，最大达19%，可能造成设计与管养资源的浪费；而基于该方法校核的横向折减系数，更能深入揭示各车道荷载的贡献规律，准确反映不同车道组合作用下的荷载横向折减规律，具有显著的工程应用价值。     

车辆动荷载对水闸交通桥结构安全的影响

为了研究水闸与市政道路联合布置时,闸上交通桥车辆动荷载对水闸结构安全和交通安全的影响,以上海市奉贤区南门港水闸为研究对象,建立三维有限元模型,采用线性时程分析法计算了车辆动荷载下交通桥的应力分布。经计算分析,车辆动荷载产生的应力主要由交通桥主梁承担,对水闸主体结构应力影响不大,闸路结合的方案总体是合理的;在不同的车辆参数(标准车辆和吊车,车速分别为60 km/h、80 km/h、100 km/h)和不同车流量下,交通桥主梁跨中应力峰值均不相同,因此为提高水闸运行的安全性,应对过闸车辆限速限载。     

基于特征熵权与样本加权的大跨桥梁多车道交通荷载聚类模型

为满足交通流荷载作用下大跨桥梁结构评估的需要，研究了基于荷载参数特征的交通流状态划分方法。首先，基于实测交通流数据，按照车道属性统计分析得到交通流的单位小时特征参数样本，选择单位小时内车型比例、车头间距及交通流速度作为交通流状态划分的参考特征；其次，改进经典k-means聚类算法以增强其对高维、复杂交通流荷载分类的鲁棒性，即通过引入特征熵值来表征各特征参数对聚类效果的重要性，同时计算样本点与周围样本点的接近程度来赋予样本点权值，以削弱样本离散性对聚类质量的不利影响；最后，通过聚类算法得到11种具有不同参数特征的交通流荷载，分析了其作用下某大跨斜拉桥拉索应力响应及造成的疲劳损伤。结果表明：改进算法的聚类质量指标比原始k-means算法提高了40%以上，对交通流状态划分具有良好的适用性；通过算法得到的不同类别的交通流荷载的特征参数差异性明显，其占有率也大不相同，同一类别的交通流荷载各样本特征参数聚拢效果良好；同车道内不同类别的交通流荷载的拉索等效应力差别较大，其变异系数均在0.2以上，尤其在考虑了不同交通流荷载模型的占有率后，这种差异性进一步增大。上述结果表明该交通流荷载聚类与模拟方法是有效、准确的，对相关大跨桥梁结构安全及耐久性评估有一定的参考价值。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。     

独柱墩梁桥倾覆临界状态分析及规范法的适用性

为了对独柱墩梁桥的倾覆机理与安全性评价进行研究,以哈尔滨阳明滩大桥已发生倾覆事故的独柱墩梁桥为例,进行精细化三维有限元建模,将支座视为橡胶单元,并记入几何、材料双重非线性,在多种基准验算荷载作用下进行结构极限破坏状态的全过程分析;同时提出4个依次发生的临界倾覆状态,连续描述整个倾覆过程中不同阶段的受力临界行为,利用抗倾覆安全系数的概念针对不同临界状态定量确定独柱墩梁桥的抗倾覆性能,并结合实际倾覆事故进行合理性验证。将规范法、仿真分析的结果与实际情况进行了对比,研究结果表明：基于理想支承刚体转动的规范方法会明显高估其抗倾覆性能,运营阶段不仅应避免支座脱空现象,还应进一步控制上部结构梁体扭转角不超限;建议采用弹性体空间计算模型,计算支座恒载反力与活载最大竖向负反力的比值,作为针对第1临界倾覆状态（支座脱空）的抗倾覆安全系数;当55 t车辆或公路-I级作为验算荷载时,该系数应分别大于1.3或2.0,并计入橡胶支座与主梁底面之间的相互作用。     

考虑随机车载-风载联合作用的斜拉桥拉索疲劳可靠性分析

以某大跨斜拉桥为工程背景,对随机车载与风载联合作用下的斜拉索疲劳可靠性进行了分析。首先,依据交通调查数据,建立随机交通荷载模型,基于桥位处多年风速统计资料,建立大桥风载概率模型;然后,采用自编的风-车-桥动力响应分析程序,实现随机车载与风载联合作用下的拉索应力谱计算分析;最后,基于累积损伤理论和Monte-Carlo法开展拉索的疲劳可靠度和疲劳寿命分析。研究结果表明：风载对斜拉索疲劳可靠度影响显著,且该影响由短索到长索呈不断增大的趋势;考虑车载-风载联合作用的拉索疲劳寿命较仅考虑车载的情况下降2%～63%,平均达50%。     

独柱墩桥梁抗倾覆稳定性分析

以某高速公路立交四跨一联独柱曲线连续箱梁桥为背景,基于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)对桥梁抗倾覆的相关规定进行研究.利用Midas Civil建立桥梁有限元模型,分析该桥的抗倾覆稳定性,并研究了联端支座间距、中支座外偏心距及温度效应对独柱墩桥梁倾覆稳定性的影响.结果表明,增大联端支座间距、设置合理中支座外偏心距可有效提升桥梁抗倾覆能力;温度效应在独柱墩梁桥抗倾覆设计验算中不可忽视.     

柔性基层沥青路面轴载换算方法研究

文中结合重载交通实际状况和柔性基层沥青路面的普遍结构形式,考虑柔性基层沥青路面材料的非线性,采用粘弹性有限元法分析重载交通对柔性基层沥青路面路表弯沉的影响,提出了轴载换算指标,得到了柔性基层沥青路面的轴载换算公式。结果表明:柔性基层沥青路面对于重载交通的轴载敏感性小于半刚性基层路面,更能适应我国公路运输中超载超限问题突出的现状。     

Rice公式外推桥梁荷载效应

在当今,如何对桥梁进行合理评估已成为桥梁工作者的一个重要课题。而在桥梁评估过程中,科研工作者往往需要定量描述评估周期内某座桥梁的交通车辆荷载大小,一般用荷载效应描述。就此根据动态称重系统实测的107国道路段交通荷载数据产生的模拟车流对评估周期内荷载效应极值的计算方法进行了初步研究,以各种跨径简支梁为例,利用Rice外推理论外推各个观测周期的荷载效应极值,并以此作为建立评估荷载模型的基础。