基于调查统计分析的干线公路荷载对桥梁全寿命成本的影响研究

根据河南省境内干线公路交通荷载调查统计分析结果,按照桥梁结构应力等效的原则,分析干线公路荷载特性及对公路桥梁结构全寿命成本的影响,比较提高桥梁荷载等级前后桥梁的全寿命成本,分析结果表明,按照等效原则得出的河南省车道荷载等级明显高于现行国家标准。结合河南省典型桥梁状况,以公路-Ⅰ级设计荷载下的结构尺寸和配筋为基准,以等级提高后的车道荷载作为验算荷载调整结构尺寸和配筋后,更加符合公路桥梁的实际情况及发展趋势,可作为制定公路桥梁荷载标准的依据。     

基于现场调查与非参数估计的干线公路荷载特性研究

针对干线公路上行驶的大型汽车和重型汽车数量的增加,对公路桥梁造成的损害不断加剧,不仅增加了桥梁的维护成本,也造成了干线公路通行能力和服务水平降低的问题。选取对桥梁结构有较大影响的车辆轴重,在河南省高速公路主线收费站通过对大型货车轴重进行调查统计,利用核估计法建立了干线公路车辆轴重统计模型。分析结果表明,目前干线公路以大型、重型货车为主的公路荷载已经远远超出了公路荷载标准上限值,需要根据现有的车流状况计算干线公路桥梁结构承载力及可靠性,并制订符合实际的地方性荷载标准作为国家标准的补充。     

南京5年内灭危桥

南京市交通局针对实际情况专门制定了《全市公路危桥改造和撤渡建桥工作实施意见》 ,规定按照“先急后缓、突出重点”的原则 ,先期对主体结构明显损坏或严重超载车辆通行较多的公路危桥进行改造 ,对河势险、水流急的渡口进行改桥 ,逐步再对使用年限长、荷载等级不足的公路危桥和其他渡口实施改造。公路危桥改造和撤渡建桥的建设标准 ,规定桥梁总宽不小于 4.5m ,且应与两侧路基保持同宽 ,荷载等级不低于汽车 - 2 0级 ,挂 - 1 0 0级的标准。按照计划 ,将用 3年左右的时间完成市域干线公路危桥改造 ,用 5年时间基本完成农村公路上的危桥改造和…     

多车道桥梁交通荷载特性及结构响应研究

多车道公路桥梁各行驶车道的车流和荷载特性分布具有显著的差异性,由这些差异性引起的结构响应特性应是桥梁管养关注的重点。根据某单向4车道高速公路实测的WIM数据,分析其运营阶段的交通荷载特性,及在实际车流荷载作用下桥梁结构的真实响应。研究结果表明:不同行驶车道的车型分布具有显著差异性,90%以上的货车偏向于外侧两个车道行驶;车辆总重和轴重水平较规范基础数据有明显的提高;各行驶车道随机车流产生的荷载效应最大值基本大于规范值,外侧车道上荷载效应远大于内侧超车道,说明目前规范基于车道荷载独立同分布的假定与实际情况不相符,车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求,建议修正。     

绥延高速公路清涧河谷特大洪水段桥梁下部结构分析及选型

以绥延高速公路清涧河谷段桥梁设计为实例,对桥梁下部结构进行了分析,提出较为合理的计算参数及荷载组合方法,并对下部结构形式选择及尺寸给出建议。分析表明:在特大洪水影响下,常规桥梁的下部结构尺寸及配筋远远不能满足结构受力需要,需进行特殊设计。结构选型时宜选用阻水面积小且承受恒载轴力大的结构形式。桥梁下部结构尺寸及配筋需在常规尺寸上较大程度予以加强。     

混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法.建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程.研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本.     

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。     

桥梁结构全寿命成本及分析方法

将全寿命设计理念应用于当前桥梁结构设计领域,并与现有概率极限状态设计理念的结合有助于桥梁设计方案的进一步完善,而全寿命成本分析是开展基于全寿命思想的结构设计的基础。为此,首先分析了桥梁寿命期各阶段对总成本的影响,其次,对桥梁结构全寿命成本构成及各项成本的确定方法进行分析讨论,最终,给出了桥梁结构全寿命成本分析流程。相关内容为基于全寿命思想的桥梁设计理念的初步探索,可为桥梁结构全寿命成本分析提供参考。     

车辆荷载和车道荷载对桥梁结构可靠度的影响

公路桥梁结构的整体计算采用车道荷载,结构的局部计算采用车辆荷载,车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加.将采用这2种荷载设计的结构进行可靠度对比,结果表明,按车辆荷载设计的结构满足正常使用功能的可靠度偏低,更容易发生损坏,这些损坏会影响到结构的正常使用.提出通过调整重型车辆通过桥梁时的交通行驶规则,增大结构按正常使用极限状态设计时车辆荷载的代表值,从而提高按车辆荷载设计的结构可靠度.     

大型桥梁成本控制与全寿命周期成本分析

工程成本控制的目标是合理地确定成本并进行有效的控制,以提高投资效益。桥梁全寿命周期成本包括整个寿命期内用于桥梁规划、研究、设计、试验、施工、养护、检测、维修、管理、拆除处理等支付的费用。我国现阶段工程成本管理只注重施工过程中的成本控制,忽视投资决策阶段、设计阶段的成本控制,成本管理的各阶段相互脱节,资料收集整理制度不完善。企业缺乏有效的成本管理体制。建议采用BOT(build-operate-transfer)模式,使企业主动按照全寿命周期成本进行管理和控制。以港珠澳大桥全寿命周期成本分析为例,说明:营运期成本在大型桥梁工程全寿命周期成本中所占比重较大,建议在桥梁投资决策和方案设计中,综合考虑桥梁全寿命周期成本。     

重载交通作用下某斜拉桥疲劳损伤研究

该文以某公铁两用斜拉桥为背景,引入基于热点应力的S-N曲线,对重载交通作用下考虑公铁联合作用的结构疲劳损伤进行了研究。文中通过交通量调查获得共35个交通量样本数据,根据等效损伤原理得到典型疲劳车型和车辆荷载谱,应用Monte-Carlo方法和Miner线性损伤准则计算了典型构造细节的损伤度;为研究重载交通的影响,考虑了各疲劳车型超载一定比例和仅某种车型超载两种情况,探讨了重载交通对结构构件损伤的影响。研究结果表明,按目前的交通状况预测,大桥疲劳寿命满足设计要求,随超载车数量占总交通量比例的增加,构件疲劳损伤度迅速增长,相比其它车型,5轴以上车辆超载时损伤度有了明显的增加。     

公路路基回弹模量承载板测试方法改进研究

针对承载板测试方法的不足,在进行路基顶面应力和位移分析的基础上,选择甘肃省、河南省和河北省的4条不同等级代表路段进行了不同荷载标准下的承载板试验,提出了不同等级公路路面结构下路基顶面产生的回弹弯沉以及压应力的变化范围;分析得出在不同等级公路进行承载板试验时的荷载标准:对于高等级公路(二级以上),荷载标准一般取为回弹变形0.5 mm对应的应力;对于三级以下公路,则采用控制回弹弯沉到1 mm时结束;同时提出了采用控制应力的测试方法,针对不同等级道路采用不同加载上限及荷载分级方法。     

基于影响函数的随机车流作用下大跨度悬索桥风致应力响应分析

为了解决大跨度桥梁在随机车辆荷载和风荷载作用下局部应力求解耗时问题,首先以矮寨大桥为工程背景,建立壳-梁混合单元有限元模型,确定大桥应力的关键位置及关键点,采用分段拟合方法获得随机车辆荷载的影响面函数和风荷载的影响线函数;结合吉茶高速实际交通量特征及随机参数分布特征,采用蒙特卡罗方法,编制抽样程序生成随机车流样本。其次采用风-车-桥耦合振动分析获得典型车辆的等效车辆荷载;引入风荷载动力影响系数,提出了一种简便实用的随机车流下大跨度桥梁风致应力分析方法。最后应用ANSYS计算分析结果验证所提方法的正确可行性,分析矮寨大桥在随机车流和风荷载联合作用下的关键点应力响应。结果表明：风速低于15 m·s^-1时,风荷载引起大桥关键点应力响应远小于车辆荷载引起的应力响应;繁忙车流下应力响应的幅值并不比稀疏车流下的应力幅值大很多,但是繁忙车流下应力响应的峰值数量远大于稀疏车流下的峰值数量,即应力的循环次数多,会增大桥梁的疲劳损伤。     

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。     

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。     

公路钢斜拉桥索梁锚固结构疲劳荷载的确定

针对我国公路桥梁设计规范暂无疲劳荷载规定的情况，在国内一些城市和国道路段车辆荷载统计资料的基础上，参照苏通大桥工可交通量的预测和公路工程技术标准，利用国外规范和疲劳累积损伤理论，对索梁锚固结构疲劳试验荷载的确定方法和原则进行了研究。     

广东省公路路面典型结构分类标准研究

重点从气候片区、交通荷载等级、路基等级、结构安全等级等四个方面对广东省公路路面典型结构的分类标准进行了分析和研究.研究系统地划分了广东省交通荷载等级、路基等级以及气候片区,提出适合广东省的公路路面典型结构分类标准,并将可靠度设计指标引入沥青路面典型结构设计中,明确量化了各级公路路面结构的安全性标准.其研究成果为研究广东...     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

深圳市梧桐山盘山公路改造设计

梧桐山盘山公路原是一条等外级公路,通过合理组织交通,线形标准采用山岭重丘区三级公路的标准,注重道路景观、结合边防设施的需求,改造为城市次干道。