基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。     

某斜拉桥桥塔区行车风环境研究

采用数值风洞的方法,对某斜拉桥桥塔区三维流场数值模拟,通过在无监控室、无风障、有风障三种情况下桥塔区行车高度风环境的研究,结果表明:无风障时,由于受到塔柱的影响,桥塔区域各车道风速影响系数变化剧烈,且桥塔附近增大效应明显;无监控室时,风速影响系数最大值变化不大,监控室对桥塔区行车风环境影响较小;在设置风障后,风速影响系数曲线变化趋缓,桥塔附近风速影响系数突变得到有效消除。设置风障能够有效保障大风环境下行车安全。     

不同高度拓宽路堤在行车荷载作用下的仿真分析

针对京石高速公路拓宽工程情况,采用ANSYS进行仿真计算,以最大差异沉降(应变)和路面结构层拉应力为计算指标,分析在行车荷载作用下不同高度拓宽路堤的应力、应变(或沉降)情况。研究表明:1行车荷载对路基顶面差异沉降有影响,路堤高度越小,影响越大。当路堤高度达到16m后,行车荷载影响增长率小于5%;2在超载30%情况下,路堤差异沉降增长率:1.6m高路堤的增长率为19.07%,5m高路堤增长率为14.12%,8m高路堤为13.00%;轴载25kN对路基沉降影响可忽略不计;3同一时间,路堤高度越大则累积最大塑性应变越大;高度一定则塑性应变增长率随着时间的发展逐渐减小;4随路堤高度增大,沥青路面结构应力松弛效果产生的速度越快。     

牧区道路路基合理断面形式的研究

牧区道路是一种比较特殊的道路形式,易受雪害和沙害的影响。利用有限元的方法分析了风速场在遇到路堤、路堑、半填半挖路基时的变化情况,模拟风雪流和风沙流在遇到不同路基断面形式时的速度场,从而提出合理的路基断面形式。     

圆环形桥塔区域行车风环境数值模拟

采用Realizable k-ε湍流模型,研究了未设置风屏障和设置50%透风率风屏障两种工况下的圆环形桥塔区域行车风环境特点。研究结果表明:桥塔周围存在明显的加速区域,最大风速系数可达1.3,使得车辆通过桥塔区域时将经历剧烈的风速变化,可能影响行车安全。设置50%透风率风屏障以后,桥塔周围未出现明显的加速区域,桥面风速变化较小,有效改善了圆环形桥塔区行车风环境。     

填料与地面结合方式对高路堤的影响分析

为研究填料与地面结合方式对路基变形、稳定性及挡土墙推力的影响,对高路堤原地面做台阶处理并用Ansys软件对5种不同台阶宽度的斜坡高路堤进行数值模拟,分析了台阶宽度对高路堤变形、稳定性及挡土墙推力的影响,重点研究了不同台阶宽度影响下的路基变形规律。研究结果表明:台阶宽度对路基变形影响不明显,但有助于提高路基稳定性、减小挡土墙水平推力;最后基于不同台阶宽度对路基变形、稳定性、挡土墙推力的影响提出合理的台阶宽度为2~3m。     

跨海长桥风致行车安全研究

基于风作用下车辆模型行驶极限状态分析获得了相应的安全行驶临界风速,应用概率统计方法建立了桥位风速统计和极值风速概率分布模型,桥面风环境测速风洞试验给出了自然风与桥面行车风环境的关系,进而评估了自然风作用下车辆不同车速条件下的桥面行驶安全性。采用上述评估方法针对杭州湾跨海大桥的研究,表明了风障措施提高桥面行车安全的有效性。     

超载超速作用下风积沙低路堤与地基动力特性研究

建立移动简谐荷载作用下三维路堤与换填地基动力响应模型,对超载、软土地基换填及行车速度等因素影响下的风积沙低路堤与地基动力响应展开研究。结果表明:①超载20%时,路基动力响应影响深度为6.9 m,远大于标准轴载下的1.9 m,超载对路基路面造成了较大的破坏;②对盐渍化软土地基采用砂砾换填处治后,改善了上部路基的变形特性;③不同车速工况下,动荷载的作用时间与幅值是动力响应的主要影响因素;高速行驶的车辆对路基动力响应的影响比低速要大得多。     

无砟轨道中低压缩性土地基高路堤变形控制分析

路基工后沉降合理控制已成为影响路基工程方案、投资和运营安全的关键因素之一。根据典型高路堤工点的设计,结合实际施工填筑及沉降观测资料对中低压缩性土地基高路堤变形特点及工后沉降控制效果进行了分析和探讨。结果表明,对于地质条件良好、填高10.0～16.5 m的高路堤,采取相应措施后工后沉降能满足规范要求,路基平顺性良好。     

水泥土支撑墙骨架护坡在高路堤边坡病害整治中的应用

宣杭铁路广德站高路堤边坡发生溜坍,影响行车安全。经研究对高路堤边坡采用水泥土支撑墙骨架护坡进行治理,通过在宣杭线广德站牵出线高路堤边坡溜坍整治施工中的实施,较好地完成了对溜坍病害的整治,路堤边坡稳定,确保了行车安全。     

三线合一钢箱桁悬索桥颤振性能风洞试验研究

某三线合一(1条高速公路线、1条城市主干道线及1条双线铁路线)公铁两用悬索桥主桥跨径为(52+800+800+52)m,加劲梁采用钢箱-桁架组合形式,其断面形式新颖,为研究该桥颤振稳定性能,确保桥梁的抗风安全,对主桁架梁节段进行1∶46.3的缩尺模型风洞试验,并探讨了风嘴以及栏杆位置、高度、透风率等各种气动措施对颤振临界风速的影响。结果表明:该桥在-3°攻角下,颤振临界风速小于相应的颤振检验风速,存在发生颤振的可能性;增设风嘴能提高负攻角下的颤振临界风速,但正攻角下颤振临界风速会有所降低;合理地改变上、下游栏杆位置、高度、透风率等组合措施,能使桥梁在各攻角情况下的颤振临界风速满足要求。     

行车荷载作用下路堤的动力特性研究

为揭示行车荷载作用下填石路堤的动力特性,以便对路堤和路面进行合理设计,首先进行了室内模型试验,试验得到了移动动力荷载作用下填石路堤内部动应力分布规律.然后采用MARC有限元软件对该填石路堤模型试验进行数值模拟,得到路堤的计算参数.在此基础上,利用这些参数对真实情况下的路堤进行了有限元计算,得到真实路堤在重型卡车作用下的动应力分布规律,该规律可供路基路面设计参考.     

大跨悬索桥桥面风致行车安全评价与对策

在较大的侧风作用下汽车行驶在桥面时易发生行驶偏向问题,尤其在桥塔区域,风速的剧烈变化极易导致车辆事故。本文以虎门二桥工程中的泥洲水道大跨悬索桥为背景,通过风致车辆侧偏动力响应分析和风致侧偏响应评价标准,建立了不同车速条件下代表车型的车辆侧偏安全临界风速;采用虚拟风洞针对主桥、引桥二维绕流及桥塔区桥面的三维绕流进行了模拟,提取了表征桥面风环境的风速影响系数,对设置风障前后情况的对比分析,证明了风障的有效性;通过风致侧偏安全评估给出了代表车型不同车速下的安全行车临界风速,通过风障结构措施和交通管理措施的结合,可使运营期桥面通行安全风速达到9级及以上,并建议了大桥风雨天运营安全控制标准,研究成果可为类似工程借鉴和参考。     

路面排水方式对路堤边坡防护的影响研究

道路工程师在选用路堤边坡防护型式时,考虑了路面排水方式的影响,但具体有什么样的影响,却缺乏理论依据和相关研究,为此本文在研究不同路面排水方式下边坡汇流流速的基础上,计算得到了不同情况下边坡水流的流速规律及有关数据,并通过分析这些数据与坡面允许流速的关系,得出如下结论:(1)路面排水方式对圬工防护影响较小,可以忽略;(2)路面排水方式对综合防护有一定的影响,建议路堤高7 0m以下(包括7 0m)路面采用漫流排水,路堤高7 0m以上路面采用集中排水;(3)路面排水方式对植草防护影响较大,路堤高3 0m以下(包括3 0m)路面采用漫流排水,路堤高3 0m以上路面采用集中排水。     

基于沉降率的填石路基压实质量控制标准

为了提高填石路基的强度和稳定度,避免不均匀变形对路基的不利影响,应用表面沉降法,研究了填石路基沉降率、密度、空隙率之间的关系。发现对于填石路基,上路堤单层摊铺厚度应控制在40 cm以内,沉降率应不超过3%：下路堤单层摊铺厚度应控制在60 cm以内,沉降率应控制在3%～5%之间。结果表明：以沉降率为指标的路基压实标准能够有效控制填石路基的压实质量。     

高填方路基不均匀沉降的机理分析及防治措施

目前,填方路基是山区公路路基的主体结构。高填方路基主要分三种,一是指边坡高度超过20m的路堤;二是地面斜坡率小于1:2.5的路堤;三是不良地质、特殊地段的路堤。由于高填方路基自重大,加上行车荷载,以及施工的不规范,使得路基极容易发生沉降,导致路面开裂、沉陷等问题,对交通安全造成了极大的影响。因此如何有效的提高高填方路基不均匀沉降合格率是目前我国公路建设中亟待解决的课题。本文先分析沉降的机理,然后提出相应的防治措施。     

粉砂土质地基和路堤的冲击压实试验研究

文中研究了采用冲击式压路机压实粉砂土质地基和路堤时,不同碾压遍数对压实度、沉降量和横向扩张量的影响,发现碾压13～15遍时,地基表面下50cm和100cm处土体的平均压实度可分别提高5．4％和3．3％,地表的累计沉降量可达到157mm,至15遍时,路堤出现明显扩张,且路床下40～80cm范围内土体的压实度反而下降。说明冲击能量一定,在合理的碾压遍数下,冲击式碾压工艺能够显著减小粉砂土质路基的工后沉降,提高路基的稳定性。     

悬索桥行车风环境研究

某悬索桥位于平原地区,为了提高其运营管理效率并且保障行车安全,对桥面行车风环境进行研究。采用数值风洞的方法,对主桥、引桥跨中截面二维流场以及桥塔区的三维流场进行了研究,并且提出了两种风障设计方案。通过对等效桥面风速计影响系数的对比研究,确定了风障方案的挡风效果,为大桥的行车安全提供保障。     

拓宽加载对旧路基附加沉降影响数值分析

基于有限元数值分析方法,对路基拓宽工程中,新路基填筑对旧路基附加沉降的影响进行了研究。选取6 m厚软土地基双向4车道的两侧拓宽工程作为数值模拟原型,新路基填筑分别采用不同的填筑、固结间隔期的分层加载方式,通过监视旧路基坡趾下方不同深度的指定观察点,提取观察点的沉降-时间曲线,分析其加载过程的沉降特征,获取不同拓宽加载方式下旧路基下地基影响深度范围内附加沉降的变化特点及沉降完成时间。研究结果表明,新路堤填筑加载总量一定时,不同填筑方式引起的旧路堤附加沉降基本为定值,根据堆载高度可以确定旧路基最终沉降量;新路堤填筑方式影响旧路堤的沉降完成时间、填筑加载时间与自然固结时间相对集中时,旧路堤完成沉降所需工期较短。     

交通荷载影响下土石混填高路堤沉降规律数值分析

土石混填高路堤作为山区高速公路建设常采用的一种路基形式，其工后沉降控制已成为山区高速公路建设的难题。建立了交通荷载作用下高路堤动力模型，利用有限元软件ANSYS进行了数值仿真分析，研究了车速为100km/h三车道三辆车交通荷载作用下高路堤的沉降规律，分析了土石混填高路堤在其影响下的沉降与循环次数关系，为施工控制沉降措施提供了依据。