某跨海大桥运营期交通特性及荷载效应研究

通过对某跨海大桥1个月的WIM数据进行统计,分析了运营阶段的交通组成特性及其规律,讨论了车辆荷载和车队荷载特性、多车道汽车荷载的横向分布规律。以该跨海大桥双塔三跨斜拉桥结构的关键截面为分析对象,研究了在实测车流荷载作用下的效应分布特征,并与现行设计规范的汽车效应标准值进行对比。结果显示:车头间距和时距与小时交通量呈现出二项指数函数关系;由于不同轴型车辆对行驶车道选择的倾向性,导致各车道汽车荷载水平分布存在明显的差异,单个重车车道效应极值大于规范值,而多车道总体效应小于规范值。探讨了现行规范在多车道荷载折减问题和大跨径桥梁汽车荷载效应计算模式上的不足与建议。     

基于马尔科夫链的车辆荷载效应计算模型及车辆相关性研究

车辆荷载是公路桥梁所承受的主要活荷载,准确地计算其最大荷载效应是新桥设计和既有桥梁评估工作中十分重要的环节。根据马尔科夫链随机过程理论,提出了连续车队流车辆荷载效应计算模型;利用实测WIM数据计算了多车道车辆并行概率及车辆相关系数,计算结果表明:多车道车辆并行概率并非常数,且并行车辆相关性较低,不应作为车辆随机流模拟假设。     

公路和城市桥梁设计汽车荷载的对比分析

通过对比公路桥梁设计规范和城市桥梁设计规范中有关汽车荷载制定和规定进行比较，并采用计算两种规范荷载在不同跨径简支梁上产生的的效应值，对比分析得出4点结论和建议，供决策者和设计者参考。     

基于汽车荷载适宜性的公路桥梁设计方法

总结了我国公路桥梁设计的汽车荷载标准发展历程及其研究背景,在我国目前汽车超载和重载问题非常普遍的现实条件下,提出结合实测汽车荷载信息开展桥梁设计的思路,探讨了不同跨径桥梁的汽车荷载效应分析方法,讨论了车辆限载的影响,从而归纳了公路桥梁设计的汽车荷载适宜标准,为更加准确的桥梁设计与评估提供参考。     

拱桥汽车设计荷载标准分析

分析了超载车辆对桥梁的影响与现行规范即《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中的汽车荷载标准对公路上运营车辆荷载的适用性,研究了广深高速公路车辆荷载的动态称重系统(WIM)实测数据,利用Monte Carlo方法模拟随机车辆荷载和随机车辆间距,编制了随机车队加载效应计算程序,计算了无铰拱跨中和拱脚截面的弯矩效应,采用极大值分布原理求得荷载效应在设计基准期内的标准值,给出基于WIM实测数据的汽车荷载标准模型,并与现行规范中的设计荷载标准进行对比。计算结果表明:推荐车道荷载作用效应对实测荷载效应包容性和适用性良好,拱桥跨中弯矩误差小于7%,当跨径为25~65、110、120m时,拱脚弯矩误差为5%~11%,其余跨径时的拱脚弯矩误差小于5%;基于广深高速公路实测荷载推定的荷载标准与现行规范中公路-Ⅰ级车道荷载在无铰拱上产生弯矩效应的比值为1.24~2.18,平均比值为1.80,说明广深高速交通量大,车辆超载超限严重,根据实测车辆荷载推断的荷载标准与现行规范荷载标准出现了较大偏差,广深高速桥梁设计荷载标准应在现有规范基础上适当提高。     

基于WIM数据的公路桥梁交通荷载水平研究

准确评价桥梁实际交通荷载水平是正确评估桥梁结构服役状态的重要前提。介绍现行规范车辆荷载模型的获取过程,详细说明单一桥梁交通荷载水平研究的技术路线。根据所获得的2015年10月—2016年4月共计233d的WIM实测交通车辆数据,以104国道上某(60+100+60)m预应力变截面连续箱梁中跨跨中截面弯矩为例,对比计算实际交通汽车荷载及现行规范汽车荷载的对应效应值。计算表明,该桥交通管制效果明显,实际交通荷载水平小于规范对应值。     

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。      

钢筋混凝土空心板桥限载标准分析

为检验已有公路桥梁限载简化分析模型的工程适用性,系统分析了典型车辆荷载限值对钢筋混凝土空心板桥受力性能的影响。首先,以某在役钢筋混凝土简支空心板桥为依托,根据实测材料性能和几何尺寸,计算空心板跨中截面受弯承载力标准值和恒载效应标准值。在此基础上,应用桥梁限载简化分析模型,计算不同结构安全等级下的限载系数,并推算相应的典型车辆荷载限值。最后,按横向最不利布载模式,计算典型限载车辆作用下空心板桥跨中截面的最大裂缝宽度和挠度。结果表明,当按结构安全等级一级和二级限载时,典型车辆荷载限值作用下的跨中挠度和裂缝宽度均小于规范限值,而按安全等级三级推算的荷载限值不能满足规范要求。     

不同技术状况等级下公路桥梁限载

以现行《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)为依据, 提出一种考虑桥梁实际技术状况等级的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法, 并推算了不同时期规范中桥梁在不同技术状况等级下的典型车辆限载建议值; 以结构可靠度理论和现行规范设计表达式为基础, 以设计活恒载比为基本参数建立了公路桥梁限载简化分析模型; 以现行桥梁设计规范抗力标准值为基准确定了不同技术状况等级桥梁对应的抗力修正系数; 应用公路桥梁限载分析程序分别计算了按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023—85、JTG D62—2004和JTG 3362—2018)设计的桥梁在不同技术状况等级下的限载系数; 依据设计汽车荷载标准值效应限值与典型车辆荷载效应等效假定, 提出了钢筋混凝土简支梁桥的限载建议值。分析结果表明: 在相同的技术状况和安全等级下, JTJ 023—85规范中汽车-超20级和汽车-20级桥梁限载较JTG D62—2004规范中安全等级一级的公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级高, 最大差值分别为1.2和5.0 t; JTG 3362—2018规范中公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级的桥梁限载明显高于JTJ 023—85和JTG D62—2004规范, 最大差值分别为13.8和8.6 t, 且技术状况等级越高, 桥梁限载差值越大; 不同时期规范中桥梁初始设计抗力的差异导致其在相同技术状况等级下的典型车辆限载不同, 在按技术状况等级对在役桥梁制定限载措施时, 应考虑不同时期设计规范的影响。      

城市桥梁在拥堵车辆作用下的荷载效应

通过对大城市交通拥堵和城市道路的车流分布特点的分析,模拟了车辆拥堵状态下的车辆荷载模型,然后选取了一座具有代表性的桥梁来展开研究,计算桥梁在不同的拥堵荷载模式下的荷载效应,包括梁体弯矩和剪力的变化规律,并将计算结果与设计状态下的荷载效应相比较,从而反映和揭示桥梁的实际受力状况.研究发现,小轿车拥堵、大客车拥堵以及小轿车和大客车混合拥堵所产生的荷载效应均小于设计荷载效应;而拥堵车辆中包含重车时所产生的荷载效应均可能大于设计荷载效应,对桥梁结构安全构成直接的威胁.     

超长钻孔灌注桩单桩承载力参数取值及计算方法

超高层建筑和大跨度桥梁的建设,使得基底荷载越来越大,超长桩的应用越来越广泛.重点分析超长钻孔灌注桩单桩承载力的参数取值和计算方法.该方法具有较强的针对性,可供公路桥梁设计人员和高等院校相关专业师生参考.     

基于POT理论的城市桥梁车辆荷载效应研究

车辆荷载效应是桥梁设计中重要的技术指标之一,是对拟建桥梁荷载取值和现有桥梁安全性评估的重要依据。结合调查地区的车辆荷载数据,提出了相应的车辆荷载模型,运用蒙特卡洛法模拟密集和拥堵运行状态下荷载流,以各跨径简支梁桥(10～60m)跨中弯矩值为研究对象,进行影响线加载计算;运用Peak Over Threshold(POT)理论对效应尾部数据进行分析,由极值理论外推得不同设计基准期内车辆荷载效应值,并与《城市桥梁设计规范CJJ11-2011》规范值作对比分析,结果表明:密集运行状态下不同设计基准期内外推值是规范值的1.13～1.38倍,拥堵运行状态下是规范值的1.18～1.46倍。     

大跨度悬索桥冲击系数研究

以重庆青草背长江大桥为工程背景,基于桥梁静力效应等效的原则针对规范车道荷载逆向反推得到桥上车辆的布置,开展不同车辆速度、路面粗糙度情况下的车辆-桥梁耦合振动分析,得到桥梁各关注项目的冲击系数,评价现行规范冲击系数取值的适应性。研究结果表明:现行规范中的冲击系数取值对于大跨度悬索桥的部分内力效应偏于不安全。     

公路桥梁受车辆动力作用的疲劳可靠性分析

综合随机动力学和疲劳累积损伤理论对桥梁结构受行驶车辆动荷载作用所产生的重复动应力和动应变，及其使桥梁结构形成的疲劳累积损伤进行了论述，并从结构疲劳抗力和动荷载效应两方面系统地分析了公路桥梁动力疲劳可靠性。     

公路桥梁设计荷载及其组合研究

一般情况下．恒载指涵盖机构自身的重量．活载指汽车等运输工具实际的载重．恒载与活载共同组成荷载。每个国家规范公路桥梁的荷载效应是可以利用分项系数进行组合得出结论．而分项系统的恒载与活载、恒载或活载关于总荷载效应的比例有着十分密切的关系。随着近些年来我国社会发展速度的加快．交通运输业获得了生机与活力．取得了飞速的发展,车辆往来日益增多。车辆的增多．     

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。     

大跨钢桁拱轨道横梁半刚性连接的疲劳荷载

为评定公路与轻轨两用钢桁拱桥轨道横梁与主桁半刚性连接在车辆荷载作用下的疲劳损伤累积,对该构造细节在桥梁设计寿命期内车辆荷载产生的疲劳荷载谱的计算方法进行了研究.针对我国公路桥梁设计规范暂无疲劳荷载规定的情况,参照美国AASHTO规范,建立了反映桥梁设计寿命期内真实运营状况的疲劳荷载模型,并通过全桥三维有限元分析计算了该构造细节的荷载历程.根据疲劳损伤累积理论,确定了钢桁拱轨道横梁与主桁半刚性连接的疲劳试验荷载.     

对公路桥梁结构易损性下可靠度的探究

公路建设中的可靠度的研究中,因为缺少对公路实际失效的原因的分析,导致传统的分析方法对桥梁进行评估呆了很大的不确定的因素,那么根据公路结构的可靠度和易损性的研究,依旧结合常用的可靠度中的一些经常使用的方法和观念,提出了公路桥梁易损性分析的公路桥梁可靠度的方法。这个方法使用机构易损性分析的特点,依据选取的损伤标准来计算结构不同构件在不同的符合下失效的概率,可以得出结构中不同构件的易损性的曲线图,并根据图来判断结构最不好的地方,进而可以帮助以后的桥梁的结构体系进行可靠度分析提供有利条件。以地震荷载为例子,进行对公路结构易损性下可靠度的分析。     

FRP钢筋混凝土桥梁的施工、测试与监测

结合工程实例,介绍了FRP钢筋混凝土桥梁的施工细节、试验和监测结果,该桥的主梁由钢与预应力混凝土制成,主梁的跨度为30. 60m,桥面混凝土板厚度为200mm,连续跨度为2. 65m,桥梁在关键位置安装了检测仪器,以便使用光纤传感器收集内部温度和应变数据。里松河大桥根据新的公路桥梁设计规范规定的标准卡车荷载进行使用性能测试,施工过程、现场试验和监测结果表明,在实际使用条件下,FRP钢筋混凝土桥梁符合标准要求。     

特殊重型车辆通过公路桥梁安全性评估及加固措施

以中国石油锦州石化反应器运输项目为背景,对于轴载或总重超过现行规范规定或超过桥梁限载的特殊重型车辆,需要通过公路桥梁的情况评估桥梁在特殊重型车辆作用下结构安全性。针对承载能力不能满足大型运输车辆安全通行的桥梁,提出桥梁临时加固措施。