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。     

千米级斜拉桥汽车荷载作用下非线性静力响应研究

随着苏通大桥的通车以及香港昂船洲大桥的建设,已步入千米级斜拉桥建设的新纪元;因此研究千米级斜拉桥的非线性影响对以后类似桥梁的设计建设有非常重要的意义.分析汽车荷载作用下千米级斜拉桥的静力非线性响应,得出了斜拉桥主梁、主塔和拉索这三个不同构件汽车荷载作用下非线性静力响应的大小;并进一步分析了跨度增大对非线性响应的影响.     

多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究波形钢腹板单索面斜拉桥在自身恒载和设计使用荷载作用下的实际受力性能,以某多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验为背景,建立全桥三维有限元仿真模型,阐述荷载试验的内容及方法,对大桥的静、动力特性进行分析研究。针对单索面体系、主梁单箱五室波形钢腹板的特点,对正应力分布情况、剪力滞效应及箱梁扭转程度进行重点分析。试验数据表明:大桥主梁挠度、应力、斜拉索索力及主塔偏位等参数满足规范要求。     

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.     

公路桥梁设计的荷载标准值适用性分析

依据经验法与概率统计法两种常用计算方法来计算公路桥梁上作用的汽车荷载。概率统计法以路桥上行驶的汽车重量为变量,对实际测量记录的路桥上车流荷载数据计算分析,确定车流荷载作用标准值。经验法是在进行桥梁设计时,考虑到实际的车流交通情况,确定荷载标准值。根据这两种方法,计算加载于结构的荷载效应,并与部颁标准进行对比分析,评价现行标准的适用性。将概率统计的计算结果与规范规定的荷载取值进行比较,发现规范规定的取值偏低,跨度越小越明显。根据地方标准计算得到的不同车队荷载情况下,车辆荷载效应均不同程度的大于部颁标准计算结果,结构安全储备系数更高。建议在以后的公路桥梁设计中,应根据实际桥梁跨度、车流或当地行车特点,来确定不同车辆荷载标准值作用。     

常规大跨斜拉桥常遇与极端静风荷载响应分析

为研究常规大跨斜拉桥的静风荷载响应,采用数值计算方法计算了一座典型大跨斜拉桥在常遇风速与极端风速下的静风荷载位移与内力响应。分析结果表明:1横桥向位移、竖桥向位移和扭转角位移均是在中跨跨中达到最大值,这说明中跨跨中是此类斜拉桥的静风位移敏感截面,在极端风速时要做好位移控制措施;2主梁各个方向的静风内力响应沿桥跨变化规律迥异,横向剪力、竖向剪力、扭矩值均是在跨中处达到最小值,塔梁处达到最大值,而侧向弯矩在中跨跨中与塔梁处同时达到最大值,但方向相反;3静风响应值与风速平方值具有一定的线性对应关系。研究分析结论可供相关桥梁设计、施工与运营阶段提供参考。     

移动载荷下大跨度斜拉桥的力学分析

计算分析斜拉桥结构在工作载荷作用下的响应是保证桥梁安全性的重要措施.鉴于此,应用ANSYS软件,针对斜拉桥承受的不同荷载及工程实际,根据瞬态动力学有限元方法基本原理,分析了斜拉桥的动力特性,有效解决了边界条件以及动载荷的作用等问题.     

移动荷载作用下沥青路面动态响应三维有限元分析

我国新建道路沥青路面是以双轮组单轴载100 kN(BZZ-100)为标准轴载,采用双圆均布荷载作用下的多层弹性理论进行设计的,而汽车实际施加给路面的是移动荷载。通过建立半刚性基层路面的三维有限元分析模型,对汽车匀速行驶及制动情况下路面的动态响应进行了有限元分析,得出了荷载正下方不同深度处节点竖向位移、竖向压应力、水平应力、竖向剪应力及水平剪应力的时间历程曲线,并与静载作用下的计算结果进行了对比分析。     

重载交通下空心板桥梁承载能力安全性

基于河北省宣大高速长达18个月的动态称重数据,从中分离出特重车辆荷载数据,分析了车辆的质量、速度、到达时间与位置等关键荷载参数的分布特性;提取了特重车辆典型车型,分析了各车型轴重分布;采用桥梁动力分析系统对883个特重车辆荷载工况进行动态可视化仿真,通过空心板桥结构响应与设计汽车荷载效应的对比,分析了特重车辆荷载与设计汽车荷载的差异,并通过考虑恒载效应与特重车辆荷载效应的组合,研究了重载下空心板桥梁的承载能力安全性。分析结果发现:正弯矩效应极值与设计值之比达到了2.09,剪力效应极值与设计值之比达到了1.97,说明实际中最大特重车辆荷载已明显超越设计汽车荷载;正弯矩效应均值、剪力效应均值与设计值之比接近1.0,说明实际中平均特重车辆荷载与设计值比较接近;抗弯与抗剪承载力评估指标分别在0.50、0.40上下浮动,其极值分别在0.72、0.50上下浮动,说明按照当前设计水平建造的空心板桥梁能够满足重载交通下的运营安全性,抗弯承载能力较抗剪承载能力具有更大的冗余度;承载能力评估指标随跨径变化未出现明显的增减趋势,说明冗余度水平随跨径的增大基本保持稳定。     

单塔双索面无背索斜拉桥静载试验与分析研究

为对单塔双索面无背索斜拉桥进行结构承载力试验分析研究，对该斜拉桥采用有限元软件建模与分析，按照《公路桥梁荷载试验规程》进行结构静力荷载试验，通过分析该桥主梁与索塔在不同荷载工况下各截面的应变、挠度值变化情况；斜拉索在恒载和加载过程中产生的拉索力，并与设计理论计算结果及设计规范中规定的数值进行比较，据此检验并分析评估结构的安全性和可靠性，判定桥梁结构的受力状况是否满足设计要求。     

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。     

交通荷载作用低路堤路基沉降特性研究

依托我国某高速公路低路堤工程背景,借助有限元分析软件ABAQUS建立有限元模型,首先结合路基不同深度动位移和动应力计算数据,分析了交通荷载作用下路基的响应特征及影响范围;然后,结合不同路基填土高度与路基动力响应相关性进行分析,依此为基础计算不同填土高度下路基累积沉降特性。研究结果表明:低路堤易受交通荷载影响,竖向影响深度达3.0 m左右;填土高度降低,会迅速增加路基累积沉降;结合实际工况,计算路基填土高度1.5 m时地基累积20年最大沉降达375 mm。同时,对保障低路堤长期动载作用下稳定的技术措施进行了探讨,能够为类似工程实践提供参考依据。     

大跨度斜拉桥结构的等效静阵风荷载分析

处于多风地区的大跨度斜拉桥结构,风荷载是桥梁设计时必须考虑的因素,但采用随机振动理论进行结构设计,计算过程往往比较复杂。利用等效静阵风荷载计算了结构在风荷载作用下的响应,为桥梁的设计提供依据,对同类工程具有一定的借鉴作用。     

由路面振动响应反分析识别交通荷载

交通荷载作用下高速公路路面路基动力响应的分布和传递变化规律已成为解决路基问题的重要研究内容.文中针对道路工程结构的特点,研究基于实测路面振动加速度的交通振动荷载识别问题,建立道路结构动力响应计算模型,提出非线性系统交通振动荷载识别的增量有限元方法,推导了由实测加速度响应计算交通荷载的识别公式,通过工程实例分析,得到了一定条件下路面振动荷载时程曲线.     

大跨度双塔斜拉桥承载能力评定实验方法研究

通过建立的斜拉桥有限元计算分析模型在设计荷载作用下的内力,设计静载及动载实验方案。按照设计的实验方案对桥梁进行荷载实验,现场实测结构在控制截面处的应力应变、挠度及塔顶偏位;同时测试桥梁在不同行车及跳车速度下的冲击系数;脉动激励下的结构自振频率,阻尼比及自振振型。实验结果表明,梁体具有足够的强度和刚度;斜拉索工作正常,索塔偏位正常;结构在动载作用下的冲击处于正常范围内;结构整体刚度较好,满足设计荷载的要求。实验表明此种方法对于评价大跨度斜拉桥实际承载内力及运营状况是行之有效的。     

独塔单索面预应力混凝土斜拉桥静荷载试验

以独塔单索面预应力混凝土斜拉桥静荷载试验结果为依据,通过对静荷载试验工况下控制截面的斜拉索索力增量、主塔塔顶偏位、主梁挠度和截面应力等重要测试数据的分析,并结合理论计算结果来研究不同荷载试验工况下斜拉桥的索力变化规律、强度和刚度等特性。     

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。     

基于平衡更新过程的高速公路桥梁车辆荷载效应

以沈海高速(G15)33福宁段下白石特大桥为工程背景,基于动态称重(WIM)系统监测信息,在统计分析车辆连续到达车间距、车重等信息的基础上,利用平衡更新过程建立了下白石大桥车辆荷载效应模型。研究表明:不同荷载重现期内下白石大桥车辆荷载效应服从极值I型分布;实际运营车辆荷载效应超越现行设计荷载规范的概率随荷载重现期增加依次增大;基于平衡更新过程的车辆荷载理论具有一定的合理性,但受荷载效应最大值的影响较大,不宜用于分析有突变特征的车辆荷载效应。     

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。      

莫-喀高速铁路简支箱梁竖向下限基频研究

为研究莫-喀高速铁路简支箱梁竖向下限基频,通过理论公式计算预应力混凝土简支箱梁的竖向基频,建立有限元模型,根据设计荷载效应大于等于实际运营车辆荷载效应的原则,确定梁体容许动力系数;基于移动荷载模型进行动力仿真分析,得到列车作用下简支箱梁的实际动力系数;提出了设计速度250、300、350 km/h和400 km/h简支箱梁竖向自振基频的下限值. 研究表明:梁体动力响应幅值均在其一阶竖弯频率出现波峰;通过调节桥梁的竖向自振基频,避开列车对桥梁的竖向激振频率可以有效降低振动波峰;建议设计速度250、300、350 km/h和400 km/h跨度33.1 m预应力混凝土简支箱梁竖向自振基频分别为3.02、3.63、4.08 Hz和4.68 Hz.