超重车模型及多-单车道荷载效应

为获取超重车主要参数特性以及典型超重车模型,计算并对比多车道和单车道上超重车纵横向并行引起的荷载效应,收集了美国加州历时3 a的动态称重（weight-in-motion,WIM）数据,以加州交通厅许可荷载车模型为参照,提取实测超重车数据,分析了超重车辆荷载构成特点,建立了典型超重车辆模型. 分别计算了多、单车道超重车荷载效应,并将两者与现行的中国JTG D60—2015规范和美国AASHTO （American Association of State Highway and Transportation Officials）规范进行了对比. 结果表明:多车道叠加荷载效应较单车道以及中美规范值都大得多,单车道荷载效应与规范值相近或略高一点;多-单车道跨中弯矩最大比值为2.05倍,平均比值为1.65倍;剪力最大为2.05倍,平均为1.70倍.      

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究. 首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法（gust load factor method,GLF）和惯性风荷载法（inertial wind load method,IWL ）进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性. 研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15%以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间,与GLF法的差异率在–12%～5%之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间,与GLF法的差异率在–16%～5%之间.      

车-桥耦合振动条件下T梁桥荷载横向分布分析

通过对车-桥耦合振动力学模型的分析,利用车轮和桥面的位移协调方程将车辆振动方程和桥梁振动方程联立求解并对T梁桥荷载横向分布规律进行了动力分析.结果表明:T梁桥荷载横向分布的动力规律与静力规律相比存在较大差异,荷载横向分布系数为时间的动态变化函数;车-桥耦合振动对于跨中挠度横向分布系数的影响很小,对于跨中梁底正应力横向分布系数、支点剪力横向分布系数的影响则不可忽视;荷载横向分布系数与车辆行驶速度之间虽无明确的变化规律,但是车辆行驶速度对跨中梁底正应力和支点剪力横向分布系数的影响应引起足够的重视;路面不平度等级对荷载横向分布系数的影响较小.     

轨道交通列车车道荷载分析研究

列车竖向荷载在计算简支梁最大弯矩时，使用车道荷载能方便地利用内力影响线计算出简支梁和连续梁的内力。同时，在计算公轨两用桥梁时，同时使用车道荷载则加载模式和计算规律一致，可大幅提高计算效率。文章通过对列车竖向荷载在简支梁上的结构效应，用三分段线性拟合法拟合出列车车道荷载。     

Equivalent-shear Finite Element-iterative Method of P-△ Effect of Pile under Inclined Loads

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,在此基础上引入等效剪力增量概念,提出了基桩P-△效应的等效剪力有限元迭代法,相应编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析.结果表明:等效剪力有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-△效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-△效应显著.     

公路桥涵设计标准荷载应用简析

公路桥涵设计使用的标准荷载是公路桥涵结构设计的主要依据,因而掌握新旧汽车荷载标准的计算方法和要点,对于交通土建类专业学习和工程技术人员是十分重要的。     

PBL剪力键荷载-滑移关系试验研究

为研究PBL剪力键(perfobond rib shear connector)加载全过程的结构行为,对11组37个试件进行了静载破坏试验,研究了PBL剪力键在各工作阶段下的荷载-滑移曲线及破坏特征.采用归一化方法分析了混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力对PBL剪力键各工作阶段荷载-滑移关系的影响,提出了加载全过程的荷载-滑移关系公式.研究结果表明:在弹性段内,PBL剪力键的荷载-滑移关系呈线性,曲线斜率与混凝土榫抗剪刚度有关,在弹塑性段和强化段内,荷载-滑移关系呈幂函数,其系数与混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力成线性关系;开孔孔径45、60 mm的PBL剪力键中,贯穿钢筋的合理直径分别为16、20 mm.     

移动荷载速度对薄壁箱梁剪力滞效应的影响

为研究薄壁箱梁在动荷载作用下的剪力滞效应,基于能量变分法推导了翼缘板正应力计算公式,并采用ANSYS有限元软件进行了验证.利用ANSYS建立不同跨宽比、不同移动荷载速度、不同荷载工况的单箱三室薄壁箱梁空间板壳模型,计算移动荷载作用到跨中的翼缘板正应力值,研究了移动荷载作用下简支薄壁箱梁桥的剪力滞效应.分析结果表明:剪力滞系数随着移动荷载速度的增加而增加,当移动荷载的速度达到3 m/s时,薄壁箱梁的剪力滞系数会达到峰值,随后减小.     

多塔斜拉桥汽车荷载总体响应分析

以国内某6塔斜拉桥为分析对象,引入汽车荷载实际响应计算的方法与技术,分析了不同交通运营状况下控制结构总体性能的特征效应响应时程。并将计算结果与JTG D 60—2004《公路桥涵设计通用规范》汽车荷载计算结果进行了比较研究。结果显示:该多塔斜拉桥在不同交通运营状况下响应极值均显著小于规范计算值,依照现有设计本桥对汽车荷载有很大安全储备;多塔斜拉桥的汽车荷载响应特征与日均交通量及重车混入率密切相关;不同效应呈现出对汽车荷载加载方式及取值不同的敏感性能。为此,可以尝试建立反映实际负荷状况的多级别多参数汽车荷载模型,优化多塔斜拉桥设计。     

倾斜荷载下基桩P-Δ效应等效剪力有限元迭代法研究

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,在此基础上引入等效剪力增量概念,提出了基桩P-Δ效应的等效剪力有限元迭代法,相应编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析。结果表明:等效剪力有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-Δ效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-Δ效应显著。     

多梁式斜梁桥荷载横向分布计算的方法

根据多梁式斜梁桥结构及其横向受力特点,提出了“弹性支承刚性横梁法”进行跨中荷载横向分布的计算.计算时,刚性横梁弹性支承在各纵梁上,在单位移动荷载作用下,可求得横梁的弹性支承反力,其值即为纵梁的荷载横向分布影响线坐标值.通过最不利横向布载可求出斜梁桥跨中荷载横向分布系数,从而进行纵梁的受力计算,此法简单合理,为斜梁桥的设计提供了一种方便的途径.     

交通载荷作用下的高速公路桥梁应力

交通载荷是影响高速公路桥梁安全性的主要因素,随着运输需求的提高,车辆超载现象逐渐增多.近年来屡次出现重车压垮桥梁的事故,引起了社会广泛关注.结合国内外研究现状,分析了高速公路交通载荷特性,基于概率统计法,提出了高速公路桥梁交通载荷的标准值;以某桥梁为研究对象,基于交通载荷的设计参数,建立了交通载荷离心力数值模型,得到了离心力分布函数,可为高速公路桥梁结构的设计和施工提供有益的参考.     

公路规则梁桥地震易损性模型及简化计算方法

为了快速评估桥梁结构达到特定损伤状态的概率,基于非线性动力时程分析结果,建立了公路规则梁桥地震易损性模型并提出了简化计算方法.依据不同上部结构支承形式、墩柱形式和设计规范,将公路规则梁桥细化为8种桥型,针对每种桥型分别建构了80个基准桥梁样本作为各类桥型代表.选择墩柱和支座作为桥梁的易损构件,确定桥梁墩柱和支座在不同损伤状态下对应的参数能力范围.用OpenSees建立桥梁样本的有限元模型,采用增量动力分析方法,分析得到各类桥梁的全桥系统地震易损性模型.以计算得到的易损性模型参数为样本,提出适用于我国公路规则梁桥的中位值简化计算公式,同时给出对数标准差的建议值.研究结果表明:对于规则梁桥中位值,双柱式梁桥相对单柱式梁桥增大17%、新规范相对旧规范增长7%、连续梁桥相对简支梁桥增大8%;简化公式计算结果与分类易损性模型吻合较好,均方误差和均方根误差分别为5.26%和5.95%,最大绝对误差10.58%.      

拱轴线与恒载压力线偏离所产生的弹性压缩内力计算

我国现行公路拱桥设计及许多高等学校教材中,一般均没有考虑拱轴线与恒载压力线偏离所产生的弹性压缩内力,本文通过理论分析及数值算例,对于大跨径空腹式悬链线无铰拱的恒载内力计算提出了笔者的意见,即有必要考虑这部分弹性压缩内力,以便更准确地反映拱圈的实际受力状态。同时指出了文献[1]中的不足之处。     

实测车流作用下大跨桥梁荷载效应极值外推法

提出多种密度随机车流作用效应极值的概率叠加方法, 外推了公路实测车流作用下大跨桥梁的车载效应极值; 阐述了基于Rice公式的界限跨阈率叠加原理, 并验证了其正确性; 基于中国某高速公路长期监测车流数据模拟了稀疏、一般和密集3种状态的随机车流, 应用界限跨阈率叠加模型估算了某混凝土斜拉桥主梁的最大弯矩。研究结果表明: 根据某高速公路实测车流数据, 稀疏、一般、密集车流密度分别约为1.7、5.0、8.3veh·min-1;在数值算例中, 车辆质量为45t车型占有率由0增加至80%导致最大车辆质量仅下降1.2%, 而车辆质量为50t的车型占有率由0增加到20%导致最大车辆质量增加14.4%, 说明多个平稳随机过程组合而成的非平稳随机过程的极值主要是由数值较大的随机过程决定; 采用跨阈率叠加方法对某混合车流车辆最大质量的外推误差为2.55%, 验证了将实际混合车流数据进行“车流离散”和“极值概率叠加”后得到的车载效应极值的方法的可行性; 密集车流占有率从0逐渐增加至5%导致斜拉桥主梁弯矩极值增幅为33.45%;某斜拉桥设计年限内的年均交通量增长率为2.8%, 对应的主梁跨中正弯矩极值超越设计标准值的概率为0.83, 高于设计要求, 需对桥梁车流量采取管控措施。      

基于MIDAS/Civil的既有桥梁温度应力有限元分析

温度应力是大型桥梁结构开裂的重要影响因素之一。以既有典型桥梁为背景,参考我国公路桥梁设计规范,采用通用有限元程序MIDAS/Civil对该桥温度效应进行仿真分析,得到截面温度梯度和体系温变对该桥应力的影响规律,然后将截面温度梯度和体系温变进行线性组合,探讨它们对大桥内力的影响,并与实际检测的桥梁裂缝分布进行对比。同时,从理论角度计算得到跨中截面最大的弯矩与软件计算结果甚为接近,从而验证了软件计算的合理性,其有限元模拟得到的结论对该桥的维修加固及同类型桥梁的结构设计具有一定参考价值。     

公路独柱墩桥梁抗倾覆研究综述

为了促进公路独柱墩桥梁的可持续发展,总结了国内外典型桥梁倾覆事故,并从桥梁倾覆破坏机理、倾覆稳定性影响因素和抗倾覆控制方法3个方面系统梳理了公路独柱墩桥梁在抗倾覆领域的研究现状,强调了超载对桥梁结构安全威胁的严重性、倾覆问题复杂性及紧迫性。研究结果表明:桥梁倾覆事故多由超载车辆偏载行驶诱发,这些独柱墩桥梁存在“强弯弱倾”现象;汽车荷载对桥梁的弯矩、剪力和扭矩效应影响不同,亟须建立一套适用于桥梁抗倾覆分析的重型汽车荷载计算标准;不同桥梁发生倾覆破坏的模式及相应的荷载最不利状态各不相同,明确桥梁不同破坏模式下的倾覆轴力学模型对倾覆最不利状态演化至关重要,尚需在倾覆轴力学模型和倾覆最不利状态领域开展更为深入的研究工作;温度、预应力、收缩徐变和基础变位因素耦合作用下的桥梁倾覆机理仍不清晰;采用反力最不利状态描述桥梁的倾覆极限状态,割裂了倾覆效应与扭矩特性的力学联系;建议以可靠度理论为基础,结合倾覆破坏模式及合理倾覆轴力学模型来完善抗倾覆控制计算方法,进一步降低公路独柱墩桥梁安全运营风险;在保持一定抗倾覆安全冗余度和注重桥梁监控与维护的前提下,加强治超限载管理是防止该类事故发生的根本途径。      

长悬臂行车道板的内力计算

采用沙柯公式、贝达巴赫公式和Ansys计算分析公路桥梁长悬臂行车道板的内力,总结了计算方法,对设计工作具有一定的参考价值。     

预应力混凝土连续刚构桥梁试验检测技术

随着公路交通运输事业的快速发展,桥梁检测工作得到日益广泛重视。荷栽试验作为一种重要的桥梁检测手段,在评定现有桥梁的实际承载能力、建立和积累桥梁技术资料、推动和发展旧桥评定理论及新桥设计理论等方面都有着重要的意义。依托连续刚构桥梁,阐述该类结构荷载试验的理论方法、测试内容、测点布置、测试步骤及数据分析。     

九江长江大桥疲劳荷载谱研究

将九江长江公路大桥实测的21类日常典型的运营车辆组成的荷载频值谱,依据等效疲劳损伤原理,简化成由7类模型车辆组成的具有实用性的荷载频值谱,该结果对类似的其他公路钢桥的疲劳损伤度验算具有一定的参考价值;所建立的疲劳荷载车辆模型,可供九江其他市桥梁疲劳损伤验算或疲劳设计时参考。