交通载荷作用下的高速公路桥梁应力

交通载荷是影响高速公路桥梁安全性的主要因素,随着运输需求的提高,车辆超载现象逐渐增多.近年来屡次出现重车压垮桥梁的事故,引起了社会广泛关注.结合国内外研究现状,分析了高速公路交通载荷特性,基于概率统计法,提出了高速公路桥梁交通载荷的标准值;以某桥梁为研究对象,基于交通载荷的设计参数,建立了交通载荷离心力数值模型,得到了离心力分布函数,可为高速公路桥梁结构的设计和施工提供有益的参考.     

特殊情况下高速公路桥梁车辆荷载探讨

针对近年来各省连续发生多起桥梁垮塌事件,重载车辆频繁驶过桥梁的过程容易使桥梁产生各种疲劳问题。结合河北省高速公路在役重点桥梁进行重载车辆荷载谱监测,通过交通量调查,统计分析出现频率较高的车辆模型、车流量的分布、车辆的自身性质(轴距、轴重)等。依据疲劳等效损伤原理,推导出基于实测的5种日常营运重载车辆荷载模型,建立疲劳荷载谱。通过与公路-Ⅰ级汽车荷载作用效应进行对比,得出当跨径小于等于25 m时,应将其汽车荷载提高至1.3倍左右;当跨径大于25 m时,应将其汽车荷载提高至1.2倍左右。     

货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型

为研究货运繁重公路的车辆荷载谱和疲劳车辆模型,基于佛山平胜大桥的动态称重系统采集的多时段车流数据,归类出了车辆荷载谱的10类代表车型,分析了代表车型的轴距、质量、轴重和超载数据,以及沿不同车道的车辆和轴重分布特性,提出了可用于钢桥疲劳评估的车辆荷载谱;以疲劳加载率最大的六轴车辆为原型,基于疲劳损伤等效原则分别提出了桥梁单向重载车道的疲劳车辆模型和简化疲劳车辆模型。计算结果表明:平胜大桥呈现货运繁重公路的典型特征,车辆日均通行总量达到了45 065veh,约为《AASHTO LRFD》定义的日均通行量20 000veh的2.3倍;疲劳车辆在全部交通流中的比例为51.6%,为《AASHTO LRFD》定义的20.0%的2.6倍;货车占疲劳车辆总数的45.2%,主要分布于重载车道,而且通行货车超载比例占到相应车型的30%~70%,最大超载货车达到了132.5t;两轴货车超载率为29.0%,等效质量达到17.5t,后轴等效轴重达到12.1t,因而不能忽略两轴货车的疲劳加载贡献。对比《AASHTO LRFD》五轴标准疲劳车辆模型(前轴轴重为2.6t,中间双联轴和后面双联轴的单轴轴重均为5.4t)和简化标准疲劳车辆模型(前轴为2.6t,中轴和后轴均为10.8t),提出的六轴单向疲劳车辆模型总质量为33.1t,前轴轴重为3.6t,中间双联轴和后面三联轴的单轴轴重均为5.9t;简化单向疲劳车辆模型的前轴轴重为3.6t,中轴和后轴分别为11.8、17.7t;针对重载车道提出的六轴疲劳车辆模型总质量达到了36.5t,前轴轴重为4.0t,联轴中的单轴轴重均为6.5t;对应的重载车道简化疲劳车模型的前轴轴重为4.0t,中轴和后轴轴重分别为13.0、19.5t。     

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.     

基于验证模型的枕梁疲劳寿命预测虚拟实验

为了研究地铁车辆枕梁服役安全性问题,考虑到大量疲劳实验耗时长且成本高,利用虚拟实验方法对枕梁结构疲劳寿命进行评估,根据EN12663-1标准设计枕梁静力实验,获得枕梁表面特征点的应力值和位移值;然后对枕梁进行有限元建模并仿真,对比静力实验结果,调整后获得与枕梁实际结构相符的有限元模型;最后利用Monte Carlo方法,进行地铁车辆枕梁在恒幅载荷与变幅载荷作用下的虚拟疲劳实验. 研究结果表明:在标准规定的恒幅载荷作用下,该地铁车辆枕梁寿命大于1 000万次载荷循环的可靠度约为0.73;在变幅载荷作用下,寿命大于1 000万次载荷作用的可靠度约为0.81;因此,该地铁车辆枕梁完全满足设计与使用要求.      

虚拟疲劳试验及其在重载敞车结构设计中的应用

针对车辆焊接结构重载后导致的疲劳断裂问题,提出了车辆产品设计阶段的虚拟疲劳实验对策.基于可靠的有限元数值仿真模型,以及美国AAR标准中的载荷谱、焊接接头的S-N曲线数据库,以重载新型敞车为应用对象,在设计阶段对其进行了疲劳寿命预测,预测结果表明该车确实存在疲劳寿命薄弱部位.实现了真正意义上的货车寿命设计.     

虚拟疲劳试验及其在重载敞车结构设计中的应用

针对车辆焊接结构重载后导致的疲劳断裂问题,提出了车辆产品设计阶段的虚拟疲劳实验对策.基于可靠的有限元数值仿真模型,以及美国AAR标准中的载荷谱、焊接接头的S-N曲线数据库,以重载新型敞车为应用对象,在设计阶段对其进行了疲劳寿命预测,预测结果表明该车确实存在疲劳寿命薄弱部位.实现了真正意义上的货车寿命设计.     

九江长江大桥疲劳荷载谱研究

将九江长江公路大桥实测的21类日常典型的运营车辆组成的荷载频值谱,依据等效疲劳损伤原理,简化成由7类模型车辆组成的具有实用性的荷载频值谱,该结果对类似的其他公路钢桥的疲劳损伤度验算具有一定的参考价值;所建立的疲劳荷载车辆模型,可供九江其他市桥梁疲劳损伤验算或疲劳设计时参考。     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明：两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明：采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

基于材料损伤累积效应的钢筋混凝土梁桥疲劳寿命评估

考虑钢筋及混凝土材料的疲劳损伤累积效应,采用时变本构模型,通过对河北省代表性高速公路的交通量统计,建立疲劳车模型,在此基础上进行有限元分析及数值模拟,对某钢筋混凝土梁进行了疲劳寿命评估。结果表明,在正常使用情况下,河北省高速公路桥梁在设计使用寿命100年内不会出现疲劳破坏。     

疲劳损伤的非线性累积模型及其应用

通过定义单个载荷循环所造成的疲劳损伤量，给出了一个适合于对过程进行模拟分析的非线性疲劳损伤累积模型，通过对多级载荷下的疲劳寿命分析结果与实验数据的比较，证明该损伤模型能够正确反映载荷次序效应等疲劳累积损伤规律，作为该模型的应用，本文采用计算机仿真方法进行了随机载荷作用下的起重机焊接箱形梁的疲劳寿命分析。     

耦合损伤时相关疲劳失效模型的有限元实现

为了将耦合损伤时相关疲劳失效模型移植到有限元软件ABAQUS中,使其能够对钎料合金简单结构试样的非比例多轴低周疲劳失效行为进行有限元模拟,通过ABAQUS提供的材料子程序UMAT对其进行了有限元实现,并通过典型算例对简单结构试样在非比例加载路径下的低周疲劳失效行为进行了有限元数值模拟.与相同加载路径下的实验结果比较表明:移植的模型能够较好地模拟钎料结构试样的载荷响应及载荷随循环周次的衰减,同时也能较好地预测其低周疲劳寿命,说明该疲劳失效模型的有限元移植是合理有效的.     

高速公路疲劳驾驶交通事故的控制分析

当前,我国高速公路建设的发展日新月异,但随之而来的还有高速公路交通事故的高增长率。其中,疲劳驾驶问题更是由于发生率高和危害性强成为我国高速公路上存在的最大安全隐患。根据车辆在高速公路的行驶特点,对于高速公路疲劳驾驶的危害、原因进行了分析,并提出了相应的控制方法。以期通过对该问题的提出与展开,引发的更多的社会关注,降低疲劳驾驶造成的严重损害。     

随机载荷下轴的疲劳可靠性

根据轴所受的随机载荷时间历程统计规律，以轴的疲劳破坏为失效准则，提出了一种预测轴在随机载荷下的可靠度模型。     

超载对RC梁桥疲劳可靠性的影响分析

基于传统的用于疲劳可靠性分析的累积损伤模型和英国BS5400规范中标准疲劳车,以某钢筋混凝土梁桥为背景,研究了车辆超载对钢筋混凝土梁桥疲劳可靠度的影响和车辆超载与交通量增长同时作用下该钢筋混凝土梁桥疲劳可靠度的时变规律。研究结果表明：在相同的使用寿命情况下,超载水平越高,细节的疲劳可靠度指标越低,发生疲劳失效的概率相应也越大;同时考虑超载与交通量增长将大大缩短桥梁的疲劳寿命。与只考虑超载情况相比,服役后期细节的疲劳可靠度指标将急剧减小,桥梁在设计基准期内发生疲劳破坏的风险将显著增加。     

高速公路桥梁车辆荷载的三峰分布概率模型

为研究高速公路桥梁车辆荷载分布模型,选择G6京藏高速公路,通过统计分析甘肃省内的车辆荷载,得到每日的车辆荷载分布主要由小型车辆、中型车辆和大型车辆组成,呈现出三峰分布的状态,并采用一个极值I型与两个正态分布的加权和拟合得到了三峰分布的概率模型.然后将拟合结果与实际结果、拟合结果之间进行K-S检验,检验结果显示拟合结果可以表明实际的三峰分布,同时每一天的车辆荷载是属于同一分布.这就消除了因为工作日、双休日还有国家法定节假日而导致的车辆荷载分布不同的影响.     

内蒙古西部地区高速公路轴载谱分布模型研究

内蒙古西部地区高速公路轴载特性有很大的差别,为了研究其轴载特性,在西区典型的3条高速公路选取了22个断面获取了基本的数据,然后运用系统聚类方法和matlab软件将数据处理,得到了各类车辆的轴载谱,提出了适合内蒙古西部地区车辆轴载谱分布的模型.主要得到了以下结论:①内蒙古西部地区高速公路的车型分布系数存在一定的差异,但通...     

基于静力法桥梁影响面的车辆效应模拟方法

车辆载荷的准确计算是中小桥梁安全的基础,传统上采用纵向影响线和横向分布系数车辆载荷的计算方法进行车辆响应的模拟计算,为满足更为精细化的需求,提出一种基于APDL的影响面数值求解方法。以文山桥为工程依托进行影响面数值计算,并对关注部位计算结果进行可视化处理,直观反映关注部位响应和荷载位置变化之间的关系,基于影响面模拟车辆响应,验证了该方法的准确性和可行性。通过对桥梁影响面的求解,得到更为精准的三维结构响应结果,为准静态影响面的桥梁快速评估方法奠定了基础,具有很好的工程前景。     

高速公路桥梁养护管理现状及治理措施

随着我国国民经济的迅猛发展，高速公路成为经济发展的主要纽带之一。交通量的迅速增长和超载超限车辆日益增多，对高速公路的通行能力和承载能力的要求越来越高，桥梁作为道路的咽喉，在高速公路运输中发挥着更为重要的作用。许多正在使用的桥梁陈旧老化、缺失保养、长期疲劳作业，病害大量出现并发展迅速，难以适应日趋增长的交通量要求。     

基于额载质量和管制力度的标准当量轴次模型

建立了无超载情况下典型货运车辆的车辆总质量分布模型,并根据超载执法力度对该模型进行修正,得到了基于额载质量限制和管制力度的车辆总质量分布模型.在同类型车辆之间车辆总质量分布模型置换的基础上,结合轴载分布系数,完成了车辆总质量分布到轴载分布的转换,并结合轴载换算公式,得到了各同类车型单车标准当量轴次(ESAL)模型.该ESAL模型与已有计算模型的不同之处在于,考虑了额载质量限制和执法力度对ESAL计算的影响,包含了参照车辆和目标车辆间总质量分布模型的转换,避免了为众多不同车型构造不同的模型.