基于国际平整度指数IRI的路面不平度仿真研究

国际平整度指数IRI和路面功率谱密度PSD是评价路面平整度的两大指标,通过理论公式的推导,建立了两大指标的换算关系.在此基础上,给出了基于离散傅立叶逆变换的路面不平度仿真过程,推导得出了基于国际平整度指数IRI的路面不平度仿真过程,并对仿真精度进行了验证.仿真结果表明:利用该方法可以直接通过国际平整度指数豫,对路面不平度进行时域仿真,且仿真精度较高.最后,结合实测高速公路的国际平整度指数IRI对实际路面进行了不平度仿真,得到实际路面的不平度起伏情况.     

国际平整度指数建模与影响因素综合分析

为了掌握国际平整度指数(IRI)主要影响因素的作用规律,建立1/4车模型的动力学方程及国际平整度指数的数学计算模型,解析IRI的不平整激励、行驶速度及行驶时间3类影响因素;在分析传统解析法和数值法求解IRI模型不足的基础上,提出基于Matlab/Simulink仿真模块的模型求解流程。分别以正弦函数形式路面、随机函数形式路面和实测高程路面生成相应不平整激励的数据集,定量综合分析国际平整度指数在行驶速度、波长、振幅和空间位置等影响因素作用下的分布特性。结果表明:(1)在3种不同路面激励下,国际平整度指数与速度整体上呈先增大后减小的趋势,而非传统的单调递增关系;(2)对正弦函数不平整激励,不同速度下IRI值与振幅成正比,IRI的敏感波段均位于0.5~2.7 m的短波范围,可用于解析实测路面的起伏波长和振幅对IRI值的作用关系;(3)对随机不平整激励,平稳的随机噪声使得每个分段内不平整激励的规律相同,IRI值随速度梯度的变化明显,可用于解析实测路面的随机噪声与IRI的作用关系;(4)与基于函数模拟的不平整激励相比,实测路面的国际平整度指数与速度的关系具有显著差异,IRI具有数值小、上升和下降速度相对缓慢的特征,实测路面不平整激励可看作是正弦函数和随机路面不平整激励的复杂组合。     

整体桥 Z 形引板受力性能有限元分析

为研究深圳马峦山整体桥Z形引板的受力性能，采用有限元分析软件ABAQUS建立Z形引板分析模型，并与试验结果进行对比，研究不同参数对Z形引板的受力性能的影响，同时分析了引板对路面平整度的影响。分析结果表明:通过改变Z形引板斜板倾角值可改善引板的工作性能；任意斜板倾角的Z形引板受到纵桥向单向推位移时，远台端路面坡度变化满足高速公路路面平整度要求。有限元分析结果可为整体桥Z形板设计提供一定的参考。     

平整度指数作为路面评价指标的可靠性研究

本文以云南省某高速公路为样本分析探讨国际平整度指数(IRI)与路面病害(开裂、车辙、坑槽等)之间的关系。通过实测数据,建立了"开裂与IRI","车辙与IRI"和"坑槽与IRI"的三个关系模型。分析的结果表明,IRI和裂缝之间存在显著的相关关系,IRI与坑槽病害的相关性处在95%的置信水平,车辙与IRI值并没有呈现显着的相关。由此可认为,开裂、坑槽是显著影响行驶舒适性的病害,而车辙病害于此影响不大。结果表明,虽然IRI和开裂、车辙等病害存在统计上的一定关联,但IRI仍不能作为独立的评价路面使用性能的指标。     

用车载式路面激光平整度仪与手推式精密断面仪检测国际平整度指数IRI的试验研究

路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标,主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。车载式路面激光平整度仪具有检测速度快、精度高及测试简捷等特点,被广泛应用于路面技术状况及路面施工质量监控及交竣工检测中。文章通过对车载式路面激光平整度仪与国际平整度指数IRI的相关关系的对比试验研究。保证其在公路路面平整度检测中精准性。     

国际平整度指数二元曲面函数描述模型的研究

通过建立国际平整度指数(IR I)的数字地面模型来描述基于道路面状的IRI指标概念。在分析研究几类数字地面模型的曲面函数内插方法的基础上,给出了IRI的二元双一次曲面乘积型逼近模型。最后给出了定义和描述同一段道路路面不同时段IRI变化量的乘积型重积分求积公式、IRI均值和标准差、IRI值的变化差均值及IRI值变化差的标准差、IRI值单位时间变化速率等数值解法。     

整体式桥台桥梁的桥头搭板设计

在过去几十年里,瑞士建造的整体式桥台桥梁的数量不断增加。这种类型的桥梁较传统的桥梁有较多优点,但其存在明显的土-结构相互作用,特别是在桥头搭板和路堤之间。为了取消伸缩缝,将桥头搭板直接连接到整体式桥台桥梁的端部,从而也经受由于温度效应和混凝土收缩徐变引起的桥面板位移。为保证桥头搭板设计合理,建立桥头搭板修正几何模型,研究桥头搭板的力学特征以及桥头搭板端部路面沉降和桥头搭板与桥面板连接处路面的开裂情况,证明了增加桥头搭板末端埋置深度的有利作用。在此基础上,提出一个连接桥面板与桥头搭板的细部构造,以避免在此处路面产生裂缝。建议在初步设计阶段对其进行详细考虑,以使整体式桥台桥梁在不增加施工成本的前提下改善其长期性能。     

车辆动荷系数与路面平整度的关系

目前我国路面设计规范对车辆荷载的动态影响缺乏合理的考虑。针对这一问题,文章分析并推导了国际平整度指数IRI与路面功率谱密度的简化关系表达式;基于车路相互作用,运用1/4车辆模型,通过求解其运动方程得到动荷系数的简化计算式,并利用IRI与路面功率谱密度的关系,导出了动荷系数与IRI及车速的关系式;引入IRI与连续平整度仪测定的标准差σ的关系后,得到动荷系数与σ及车速的关系式,最后结合沥青路面和水泥混凝土路面行驶质量评价标准,提出各路面等级的动荷系数。     

基于整车模型的桥头路面动力荷载分析

由路桥不均匀沉降产生的桥头跳车将导致桥头路面受力显著增大和路面提前破坏。通过建立7自由度整车运动动力模型和路桥过渡段路面-桥面形状几何模型,采用Wilson-θ方法求得了车辆经过不平顺的路桥过渡段所产生振动的时程。计算结果表明,桥头跳车中汽车后轮的最大动荷载明显大于其静荷载,且其最大动荷载并不一定仅发生在桥头搭板范围内,而在下桥方向一定长度范围内。对于长度小于100 m的桥梁,桥梁长度对路面所受最大动力荷载的大小和位置均有较大影响。因此常规仅对桥头搭板进行加强的设计方案是不够的,还应根据桥梁的长度不同,对桥头一定长度范围内路面就跳车所产生的动力荷载进行深入分析。     

渝湛高速公路桥头跳车的处治对策

对高速公路桥头跳车病害的原因进行了分析,并结合渝湛高速公路粤境段的工程实践,提出了高速公路桥头跳车病害的处理对策,特别是合理设置桥头"搭板 过渡板",以及对搭板下填料进行压浆加固的处治技术,在工程实例中收到了较好的效果,对于高速公路的桥头跳车病害处治起到了借鉴作用.     

支承方式对小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥受力性能的影响研究

由于构造方面的原因,曲线桥存在"弯-扭"耦合[1]作用,由于小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥曲率半径较小,其"弯-扭"耦合作用更加明显,为了讨论和验证支座的布置方式对小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥受力的影响。该文通过改变小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥支承方式,采用粱格法来建立有限元模型分析支承方式对小半径鱼腹式连续曲线箱梁梁桥纵向弯矩、扭矩和支座反力的影响。数据表明,双支座可以有效减小小半径鱼腹式连续曲线箱形梁桥的扭矩,可以使内、外侧支座的支反力趋于相等,使小半径鱼腹式梁桥受力更加合理,但是对纵向弯矩的影响较小。该文的结论对今后的设计工作有一定的指导意义。     

某航道桥下部结构受船舶撞击后安全性能评估及修复

为评估航道桥下部结构的船撞安全性,以遭受船撞的某内河航道桥为研究对象,采用有限元方法和相关规范计算受撞击的5号桥墩自身水平抗力、船撞力、墩顶位移,并从墩顶位移和桥墩抗力两方面对受撞桥墩的安全性进行评估。结果表明:5号桥墩的横桥向和顺桥向抗力均由桩基强度控制,分别为2528 kN和1142 kN;事故船撞击工况下,墩顶最大横桥向和顺桥向位移分别为7.6 mm、13.4 mm,满足位移限值要求;沿横桥向和顺桥向的船撞安全系数分别为1.67和0.94,顺桥向的自身抗力不足以抵抗瞬时船撞力,导致桥墩桩基础受损,建议采用增大截面法对受损桩基础进行加固补强,并设置独立防撞墩以保障桥梁结构安全。基于分析过程,总结了桥梁下部结构船撞安全评估的一般流程。     

悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应

为了探讨悬索桥超高桥塔的刚度和风致响应问题,围绕顺桥向A字形布置混凝土桥塔(不同底部张开量)和顺桥向独柱形布置混凝土桥塔(不同塔柱截面)展开研究。利用有限元分析软件建立了2种类型桥塔的裸塔自立状态有限元模型,计算对比了桥塔刚度以及静风响应,同时采用时域分析方法计算桥塔的抖振响应,对比分析了在桥塔横向构造形式一定的前提下,不同类型方案对超高桥塔刚度和风致响应的影响。分析结果表明,顺桥向A字形桥塔的整体刚度较独柱形桥塔大;在顺桥向静风作用下,独柱形桥塔塔顶位移比A字形桥塔大得多;在顺桥向脉动风作用下,独柱形桥塔塔顶抖振位移响应的脉动程度远大于A字形桥塔。     

盾构施工参数对地铁穿越公路桥梁桩基的影响

为了提升地铁穿越公路桥梁桩基的稳定性,考察了盾构施工过程中开挖步数、掌子面推力和注浆压力对桩基变形的影响。结果表明,随着开挖步数的增加,桩基横向水平位移与桩身埋深关系曲线逐渐转变为“鼓凸”状,且随着开挖步数增加,桩基横向水平位移呈现逐渐增大的趋势。掌子面推力不会对桩基横向位移造成明显影响,但随着掌子面推力逐渐增大,桩基纵向位移呈现逐渐增大的趋势;随着注浆压力增加,桩体横向位移逐渐增大而纵向位移逐渐减小。在对地铁穿越公路桥梁桩基进行盾构施工过程中,可以通过调整注浆压力来对桩体变形进行控制,从而最大限度的保证桩体的稳定。     

预应力混凝土连续梁桥桥面爆炸荷载模型试验

预应力混凝土连续梁桥是中国公路工程中应用最广泛的桥型之一,尚未经过抗爆防护设计,一旦发生爆炸荷载作用,有可能造成重大的人员伤亡和财产损失。进行了2×8 m两跨预应力混凝土连续T梁桥模型的野外爆炸试验,结合数值模拟的方法,研究了爆炸冲击波与预应力混凝土连续T梁桥的相互作用,分析了爆炸荷载(冲击波超压、冲量)在桥面的分布特点。结果表明：桥面上方爆炸超压和冲量沿纵(横)桥向呈非线性分布,横桥向和纵桥向超压分布基本一致,横桥向桥面冲量相比纵桥向偏小；爆心高度不变的情况下,随着比例距离的减小,桥梁整体受到的爆炸荷载急剧上升；比例距离不变时,随着炸药当量的增大,爆心正下方位置超压峰值不变,但桥面其他位置的超压峰值都显著增大；建立了适用于桥面爆炸荷载模型的超压峰值公式,可供梁桥桥面抗爆设计参考。     

空心型箱形铁路框架桥的力学性能分析

为获得空心型截面铁路框架桥的承载性能,以某铁路框架桥实际工程为背景,将桥顶板和侧板分别沿纵向和横向挖孔,分析顶板沿顺桥向挖孔的理论依据。采用有限元软件ANSYS建立该结构与土体共同作用的模型,分析研究桥体位移沉降、主拉应力和基底附加应力的规律,并与原型框架桥进行比较,研究结果显示该框架桥提高了自身承载力,减小了其变形,从而验证了该框架桥的可行性,为此种结构的应用与推广提供了理论依据。     

往复位移作用下整体桥台后土压力计算方法

整体桥具有使用寿命长、施工方便、造价及养护费用低等特点，目前在国内外得到了广泛应用与推广，但是，其台后土压力计算方法还缺乏深入研究。为此，以永春上坂大桥整体桥为设计背景，开展了整体式桥台-H形钢桩-土相互作用的低周往复荷载拟静力试验研究，主要研究了台后土压力大小及其衰减规律，并给出了桥台内力和台后土压力计算方法。研究结果表明：台后土压力与正向加载位移成非线性关系，且随着正向加载位移的增大而增大；台后土压力沿深度方向主要呈"三角形"与"梯形"分布，同时，台背处土压力合力作用点基本位于2/3桥台高度的埋深位置处；台后土压力沿纵桥向成指数衰减，且在台后2倍的桥台高度处基本衰减为0，即温度作用下整体桥桥台的纵向移动仅对台后2倍桥台高度范围内的土体有影响。现有研究及规范给出的方法不适用于整体桥的台后土压力计算，而所提出的台后土压力计算方法与试验、实桥监测结果较为吻合，其可为整体桥的设计及规范的制定提供参考与借鉴。     

桥头搭板设计方法与技术参数研究

由于桥头路基与桥台的差异沉降导致路桥过渡段纵坡的不平顺,由此引起桥头跳车现象,而设置桥头搭板将显著缓减或消除桥头跳车。通过对桥头搭板的尺寸参数、埋置角度及配筋参数设计研究分析,给出了相关的参考值,以期对实际公路工程设计与施工提供必要理论依据。     

高烈度地区连续刚构桥地震响应分析

为探究高烈度地区连续刚构桥地震响应规律,首先以贵州某高烈度地区大跨度连续刚构桥为研究背景,基于Midas Civil 2019建立三维空间有限元模型,并探究了该桥的结构自振特性;其次基于该桥场地条件,结合相关规范给出了目标反应谱和人工合成地震波;最后给出了反应谱和时程分析计算结果,并做了详细对比分析。研究表明:在保障强度和稳定性前提下,位于高烈度地区的大跨度连续刚构桥在纵向和横向上要有一定的约束释放,有助于结构变形吸收地震能量,进而减小地震破坏;反应谱计算工况下纵向位移和横向位移最大值分别为0.304 m和0.381 m,且与地震激励方向有关,竖向位移约为0.05 m,与地震激励方向关系不大;对比分析反应谱和时程分析计算结果可知,时程分析计算结果整体上要大于反应谱计算结果,符合相关规范要求。     

基于车辆制动激励和小波包能量分析的连续梁桥基础冲刷识别方法

近年来，因基础冲刷引发的桥毁事故频发，冲刷会造成桥梁下部结构周围土体被破坏进而导致基础承载力下降，并且由于冲刷位置隐蔽增加了识别检测的难度。为了精准识别桥梁下部结构的基础冲刷损伤，利用车辆制动作用可引起更为显著的桥梁下部结构纵桥向动力响应这一特点，提出了一种基于车辆制动作用下桥梁动力响应小波包能量分析的连续梁桥基础冲刷识别方法。该方法选择典型三轴车制动作用作为动力激励，利用小波包对冲刷前后的车辆制动作用下桥墩顶纵桥向加速度响应进行分解，提出以小波包能量方差变化率作为冲刷识别指标，实现基础冲刷位置识别；进而通过数值模拟方法建立包含多种冲刷程度与对应测点冲刷指标值的样本库，拟合分析确定冲刷识别指标值与冲刷程度间的函数关系，通过识别出的各测点冲刷指标值基于模式反演方法实现冲刷程度的量化识别。一座混凝土连续梁桥工程实例的分析结果表明，该方法能够实现梁桥基础冲刷的定位和定量识别，抗噪能力强，且识别结果受桥面不平度、制动位置、车质量和初始车速等因素影响较小。该方法在试验过程仅需在桥墩顶安装加速度传感器，可借助常规的桥梁荷载试验项目实现，具有测试简便易行、识别精度好等特点，适于公路梁桥基础冲刷的快速检测。