基于路面退化模型的在役拱桥吊杆疲劳分析

现有在役拱桥吊杆疲劳分析中,较少考虑车-桥耦合振动因素,致使分析成果具有一定局限性。该文综合考虑车-桥耦合振动和路面平整度退化影响,将路面平整度退化模型引入拱桥吊杆疲劳分析中,结合交通量增长和路面等级退化以及车速等影响因素,建立了新的吊杆疲劳分析模型。以某拱桥为工程背景,对比分析了典型吊杆的疲劳损伤与疲劳寿命的影响因素。结果表明:在设计基准期内,基于车-桥耦合因素的在役拱桥吊杆疲劳分析得到的疲劳损伤较大、疲劳寿命较短,计算结果更加精确,研究成果对桥梁结构的正常使用状态评估有一定的促进意义。     

系杆拱桥短吊杆疲劳损伤评估

钢管混凝土系杆拱桥短吊杆易发生断裂,引起严重的工程事故。基于ANSYS软件建立了石门水库特大桥的全桥空间精细化数值模型,并开展疲劳分析;考虑车辆类型、车辆行车的行车道、行车速度、车头距及轴重分布特征,编制了随机车流程序。对吊杆进行了影响线加载计算得到吊杆疲劳应力幅时程。基于钢绞线S-N曲线,采用雨流计算法,利用Miner线性累积损伤准则,评估短吊杆疲劳损伤度。研究结果显示:短吊杆100年时疲劳损伤度为0.795,表明如果仅仅考虑随机车流引起的疲劳损伤,其吊杆损伤度未超过1.0。     

云南省公路桥梁疲劳荷载车辆模型研究

公路桥梁活载是桥梁疲劳失效的主要影响因素,而公路桥梁承受活载情况极其复杂,要制定普遍意义上的疲劳荷载谱,必须选取典型路段进行交通量调查,经过统计分析得到实测的车辆荷载频值谱。根据等效疲劳损伤原理,将实测的车辆荷载频值谱简化为由疲劳荷车辆组成的荷载频值谱,根据车辆组成的荷载频值谱建立了云南省公路桥梁疲劳荷载车辆模型。研究结果表明造成云南省内公路桥梁疲劳累积损伤的主要车辆为两轴的大型客车及货车,研究结果可供云南省公路桥梁疲劳损伤验算或疲劳设计时参考。     

基于监测的拱桥吊杆车辆荷载效应模型

针对目前尚无拱桥吊杆车辆荷载效应概率模型的问题,利用监测数据研究建立了拱桥吊杆实际车辆荷载效应模型。介绍了某钢管混凝土拱桥吊杆车辆荷载效应监测系统的组成模块及各模块的功能,通过监测系统采集获得了579个吊杆实测车辆荷载效应监测数据。以所得监测数据为研究对象。采用统计方法,分析了吊杆实际车辆荷载效应截口分布类型;采用蒙特卡罗模拟法,分析了设计基准期内吊杆车辆荷载效应最大值分布类型。结果表明,拱桥吊杆车辆荷载效应截口分布服从对数正态分布;设计基准期内车辆荷载效应最大值服从广义极值分布;利用监测数据建立的吊杆车辆荷载效应模型可以较好地反映桥梁的实际车辆荷载情况。     

我国公路桥梁疲劳车辆模型研究

基于府店路荷载调查资料,探讨了我国疲劳车辆模型的建立方法。将疲劳车辆加载于常用跨径简支梁桥上,分析比较了各疲劳车辆的疲劳损伤。通过定义疲劳损伤率,评估了各疲劳车辆的等效精度。在我国疲劳设计车辆尚未建立的情况下,建立疲劳车辆的方法对我国公路桥梁的疲劳设计具有一定的指导意义。     

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。     

基于交通量荷载调查的斜拉桥疲劳损伤研究

该文以某斜拉桥为背景,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。     

公路钢拱桥H型吊杆疲劳性能研究

对公路钢拱桥H型吊杆进行了精细化受力分析,通过局部有限元仿真模型分析找出了疲劳破坏的关键部位,利用我国公路钢桥规范疲劳荷载计算模型,基于构造细节的疲劳强度曲线与Miner损伤累积法则,对H型吊杆进行了疲劳分析。该方法可推广到同类吊杆的疲劳分析。研究结果验证了短吊杆是疲劳破坏薄弱位置的观点,有必要对其进行专门的疲劳分析,通过改变吊杆端部的连接形式,可以大幅改善H型短吊杆的抗疲劳性能。     

拱桥短吊杆动力特性分析

拱桥吊杆骤断的原因复杂,其中动荷载作用下吊杆受力不均匀和增大效应是主要因素之一。以一座既有中承式钢管混凝土拱桥为背景,采用ANSYS建立桥梁有限元模型,选用单车车辆模型,并将车辆模型简化为移动荷载在桥梁结构模型上进行加载,计算不同速度下短吊杆的动力特性,研究短吊杆在车辆平稳过桥条件下的动力性能。计算分析结果表明:短吊杆的振动频次随车速的降低而急剧增加;短吊杆轴力的动力放大系数较大并与车速成正比关系;在车辆激振作用下,短吊杆受弯主要以横桥向的弯矩为主,短吊杆的最大应力会出现在车辆通过后的自由振动阶段;短吊杆的下锚固端受力复杂且最为不利,容易在腐蚀和应力作用下导致短吊杆内钢丝的断裂。     

车辆荷载对山区悬索桥加劲梁疲劳损伤的影响

以某悬索桥为背景工程,建立了该桥对应的ANSYS全桥有限元模型,并以标准疲劳车分别对各车道进行了加载,找出了应力幅最大的主梁桁架杆件节点作为关键节点。根据该悬索桥的现场实测数据,分析了主梁关键节点的应力历程曲线,利用雨流计数法处理得到了该桥的疲劳应力谱。结合线性疲劳累积损伤理论,对该悬索桥关键节点疲劳寿命做出了简单预测,并根据交通量增长率变化情况,预测了该悬索桥的远期交通量发展情况以及加劲梁的远期疲劳寿命。研究表明,公路桥梁交通量的变化情况对主梁疲劳寿命的影响不可忽略;山区公路桥梁与城市公路桥梁的交通量变化趋势差别较大,且山区桥梁通行车辆中重车占比较高。     

区域道路交通量调查与分析

本文通过总结2000年哈尔滨市区交通量调查的经验，并参考相关文献，系统地提出了在大中城市进行区域交通量调查的方法。并且得出了哈尔滨市区交通量在时间，空间上的分布以及车辆组成等规律，希望能为其它城市交通量调查时起到参考作用。     

关于交通量调查中车型划分的探讨

由于经济的发展，车辆载荷提高很快，现行的交通量车型划分及换算方法已经不能真实准确的反映出车辆通过的负荷，不能为公路的规划、设计提供准确的数据。本文通过对车辆的实际荷载调查分析，就车型划分提出了自己的建议，以使交通量调查能够更好的为公路的规划设计提供服务。     

山东省高速公路服务区交通分析

文章通过对山东省境内3个服务区的主线交通量和驶入交通量进行现场人工调查,分析了重载车辆驶入率和交通组成的日变化规律,提出了建议值,可以为服务区路面设计交通量的确定提供依据和参考。     

黑龙江省高等级公路轴载分布规律的研究

随着车辆大型化的发展,重载交通对道路的使用寿命造成了严重的影响,很多高等级公路路面的早期损坏都与运输车辆的轴载超限现象有着直接的关系。针对黑龙江省内几条典型高等级公路的交通流进行了调查,统计出了客、货车的交通量,明确了交通流特征;使用轴载测试设备对所调查路段的车辆进行了轴载测定,在测定数据的基础上建立了高等级公路典型路段的轴载谱;通过有限元软件建立模型分析了交通流增长对路表位移的影响。交通量调查及有限元分析结果表明:2012年~2013年货车的年平均增长率为10.16%,客车的年平均增长率为4.66%;2013年的换算累计标准轴载当量轴次比2012年增加了1.1倍,相对应的路表位移增大1.8倍。本研究成果可为今后黑龙江省高等级公路的设计、施工及养护决策提供理论支撑。     

随机重载车辆作用下简支梁桥疲劳可靠度评估

为研究实际重载交通荷载作用下简支梁桥疲劳安全水平,提出了基于随机重载车流的既有桥梁疲劳可靠度分析方法。基于高速公路桥梁动态称重车流数据建立了重载随机车流模型,采用响应面方法分析随机车辆对桥梁产生的等效疲劳应力,模拟了考虑车辆超载率上限的疲劳应力谱,估算了运营期内交通变化对简支梁桥疲劳可靠指标的影响。研究结果表明:总重相等的不同车型对简支梁桥产生的等效疲劳应力幅不同,主要表现在随着车轴数量的增长,桥梁的等效疲劳应力幅有所降低;在未控制超载车辆时,桥梁的疲劳应力谱表现出明显的双峰特征,而采用超载率上限控制措施之后,高幅疲劳应力概率密度峰值有所降低;交通量增长导致桥梁疲劳可靠指标显著降低,且随着运营期的增长该下降趋势更加明显;设置100%和50%的车辆超载率上限,将导致40m简支T梁桥在运营期内疲劳可靠指标分别由2.54升高至2.74、2.91。     

基于运力均衡与价格弹性的公路货运量预测方法研究

针对传统公路货运量预测中不考虑货运供给特征和货运需求量结构性变化的不足,提出了通过分轮轴类型的交通量调查和轴载谱调查,获取基年车辆装载量概率密度分布函数,使用主流车型的短期平均运输成本拟合得到车辆长期平均运输成本函数,根据运力均衡的思想和货运需求价格弹性模型对计划年分批量的公路货运需求量进行修正,在此基础上建立外部环境变化时计划年公路货运量的预测模型.     

基于随机车辆模拟的钢桥面板焊接细节疲劳可靠度研究

为给钢桥面板焊接细节的设计及运营管理提供参考,针对随机车辆作用下的钢桥面板焊接细节,考虑交通量增长、车辆轴重的相关性和路表温度长期效应等因素的影响,进行了钢桥面板焊接细节的疲劳可靠度研究。基于某钢箱梁悬索桥WIM实测数据,分析了随机车辆各参数的分布特征,尤其是车辆轴重的相关性,采用能考虑轴重相关性的非参数核密度估计-Copula轴重抽样方法,编制了多参数随机车辆模拟程序;采用有限元法分析了路表温度、车辆轴重的相关性对疲劳荷载效应的影响;最后建立了基于疲劳损伤理论的功能函数,采用MC法进行疲劳可靠度计算,分析了交通量增长、轴重的相关性和路表温度长期效应对钢桥面板焊接细节疲劳可靠度的影响。研究结果表明:轴重具有多峰分布的特点,且轴重之间具有较强的相关性,模拟随机车辆时,如不考虑轴重的相关性,将会造成较大误差;路表温度变化主要影响钢桥面板焊接细节的应力幅,对循环次数和考虑车轮横向位置的应力幅折减系数影响不大,考虑路表温度长期效应的日等效应力幅,概率密度函数更具有多峰性质;考虑轴重相关性的日等效应力幅均值比不考虑轴重相关性的大;交通量增长对结构初期的疲劳可靠度指标影响不大,将造成结构后期的疲劳可靠度指标快速降低;考虑轴重相关性和路表温度长期效应均会降低钢桥面板焊接细节疲劳可靠度指标,而轴重相关性对疲劳可靠度指标的影响比路表温度长期效应更明显。     

基于车辆轴型分类的公路货运车辆运营成本研究

针对目前公路货运车辆运营成本分析中车型分类与装载量确定方法的不足,提出了基于车辆轴型分类的运营成本研究模式,在按轴型划分的交通量和轴载调查的基础上通过建立轴载分布模型确定分析车型与其装载量,并根据政府政策和车辆装载量的影响程度分类统计分析车型的单位运营成本。使用安徽省调查数据推导出了公路货运车辆运营成本与装载量之间的经验公式。结果表明:该省公路货运车辆的平均单位运营成本在0.253-0.756元/t·km之间,与市场运价基本一致。     

大跨度悬索桥车-桥耦合振动建模及构件受力分析

为精确分析大跨悬索桥在重型车辆作用下的振动响应,基于LS-DYNA程序,根据实际重型车辆结构特性建立精细的三维车辆模型,将车辆子系统和桥梁子系统进行耦合,建立实体单元的车桥耦合振动模型;设置多种荷载工况,对比分析主梁各特征点位置的竖向位移、吊杆和主梁顶板的动力响应.     

基于现场实测的大跨钢桁悬索桥疲劳可靠度分析

为了研究大跨度钢桁架悬索桥桁架杆件在随机车流荷载作用下的疲劳可靠度,首先以某大跨钢桁悬索桥为工程背景,建立梁-壳混合单元空间桁架主梁有限元模型,确定钢桁加劲主梁应力的关键位置。然后,针对主桁梁应力关键点对该桥进行测点布置并进行了短期的动态应变监测。随后,采用核密度估计方法建立基于小样本的日等效应力幅和日循环次数的概率分布模型。最后,基于Palmgren-Miner线性累积损伤准则及欧洲钢结构设计规范Eurocode 3的疲劳强度S-N曲线建立了关键构件的疲劳损伤极限状态方程,采用Monte-Carlo方法计算分析了不同交通增长系数下所测关键构件的时变疲劳可靠度。研究结果表明:该大跨钢桁悬索桥钢桁架主梁结构在车辆荷载下处于低应力状态,但是应力循环次数较高;车辆荷载对主横桁架外侧斜腹杆产生的疲劳荷载效应大于其他杆件,即斜腹杆更容易发生疲劳破坏,需引起高度关注;在短期监测情况下,采用核密度方法建立基于小样本的概率模型进行大桥疲劳可靠度分析是可行有效的;交通量的增长对疲劳可靠度指标的影响很大,车辆荷载引起的疲劳问题不容忽视;但总体来说所测关键构件的疲劳可靠度水平较高,在设计基准期内,发生疲劳破坏的可能性极小。