冰荷载作用下渤海域桥梁深水基础静动力反应研究

为了保证寒区海域桥梁结构的安全性,以渤海域深水基础桥梁为背景,针对钢管打入群桩基础承台遭受冰荷载作用,采用有限元分析方法对钢管打入群桩基础进行数值模拟,开展深水基础桥梁结构的静动力反应研究。研究结果表明:桥梁结构在动冰荷载作用下的动力反应明显高于静冰荷载作用下的动力反应,仅考虑静冰荷载作用的桥梁抗冰设计是不合理的;动冰荷载作用下部分桩的应力超过了钢材的容许应力,拉压应力幅较大,可能会导致钢管打入桩疲劳破坏;渤海域桥梁的抗冰设计应进行动力反应分析,以保证冰荷载作用下桥梁的安全性;在渤海寒区海域桥梁的设计过程中,需采取破冰措施来降低动冰荷载对桥梁结构的作用。     

跨海桥梁基础冰荷载计算探讨

总结了海冰与桥梁基础的作用形式,分析了几种冰荷载计算公式的适用性,提出了跨海桥梁基础冰荷载计算需要考虑的因素,最后结合某跨海桥梁基础给出了冰荷载计算算例。     

寒冷地区冰压力作用下桥梁垮塌结构分析

针对目前桥梁工程领域有关冰压力作用形态及对水下基础结构设计与施工影响的系统性研究较少的现状,结合我国北方寒冷地区混凝土桥梁实际应用存在的问题,从冰压力作用性能、作用状态的分类入手,对我国桥梁设计规范和国外,尤其是前苏联设计规范关于冰压力的计算分析进行了论述分析.寒冷地区有凌汛河流上的桥梁,基于冰压力作用下结构分析结果,可以推导出,冰压力荷载计算控制着桥墩基础的设计,必备的结构配筋是冰压力作用下保证结构安全的有效措施.     

冰击荷载作用下高速车辆-轨道-桥梁系统耦合振动分析

为了探明流冰撞击桥墩对高速车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学行为的影响,采用精细化有限元模型模拟了流冰撞击桥墩的过程,计算获得了不同冰排特性下流冰撞击力时程曲线,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,以流冰荷载作为外激励,建立了高速车辆-轨道-桥梁-冰击动力学分析模型。以5跨32 m简支梁为例,通过研究不同冰击荷载作用下桥梁结构的动力学响应,得到了对桥梁结构影响最大的冰击荷载,分析了在该冰击荷载作用下桥梁子系统和车辆子系统的动力学响应,最后探讨了冰击荷载对桥上列车走行性的影响。结果表明：在冰击荷载作用下,冰排厚度、流冰撞击速度和冰排抗压强度是影响桥梁动力学响应的关键参数,桥梁跨中和墩顶横向位移与加速度随冰排厚度和抗压强度的增加而增大,且随流冰撞击速度的增加呈先增大后减小趋势;流冰撞击桥墩对车辆-轨道-桥梁系统动力学响应影响显著,在冰击荷载作用下主梁横向位移和加速度增幅较大,跨中横向加速度主频与桥梁横向自振频率接近,表明流冰撞击可能会加剧桥梁横向自振频率附近的振动;车体横向振动加速度、脱轨系数、轮轨横向力和轮重减载率在流冰撞击作用下均明显增大,增幅超过2倍,可见流冰撞击对高速列车行车安全性和乘坐舒适性有较大影响。     

电缆融冰雪温度荷载对桥梁受力性能影响分析

发热电缆融雪化冰技术是通过电缆加热主动预防和清除道路结冰积雪的方法,在道路结构中已成功应用,但该技术在桥梁结构中应用的研究却比较少,尤其是电缆发热时产生的附加温度荷载对桥梁结构受力的影响程度方面的研究。以一座四塔五跨斜拉桥为工程背景,通过有限元数值模拟分析,研究电缆融冰雪温度荷载对桥梁结构受力性能的影响,并对电缆除冰方案的可行性从结构受力的角度进行初步评价。     

桥梁车辆荷载效应极值计算方法综述

车辆荷载作为影响桥梁正常运营的重要因素越来越受到关注。确定设计基准期内的车辆荷载效应极值可以对桥梁评估和可靠度分析提供依据。简要介绍桥梁车辆荷载效应极值计算理论的发展概况,并对国内外各种确定车辆荷载效应极值的方法进行了系统分析,同时对各种方法的特点和局限性进行了阐述。     

关于桥梁设计中的荷载问题和解决分析

结合实践,简单介绍了桥梁设计荷载的基本理论,对桥梁设计中的荷载问题进行了分析,最后对桥梁设计荷载问题如何解决进行了分析,有关经验可供相关专业人员参考。     

重载交通条件下榆佳高速公路汽车荷载研究

榆林至佳县高速公路是陕西省重要的能源运输大通道,重型汽车比例高,交通量大,应用现行规范公路—Ⅰ级汽车荷载进行设计难以满足目标可靠度要求。在对该区域进行交通量调查、研究的基础上,提出适应于该高速公路重载交通特点的桥梁荷载模型。该模型采用车列荷载模式,能直观反映作用于桥梁汽车轴重、总重、轴距等参数,方便桥梁的运营管理,且使桥梁在实际重载交通条件下的安全性和耐久性得到保证。该汽车荷载模型与公路—Ⅰ级的对比分析表明:若采用公路—Ⅰ级汽车荷载乘以放大系数的方法进行设计,会造成不必要的浪费,却未必起到控制设计的目的。采用该汽车荷载进行桥梁设计对总造价影响较小,却能提高公路通行能力。     

BS5400公路桥梁汽车荷载研究

从荷载模式、加载模式等角度介绍了BS 5400:2-2006规定的公路汽车荷载与中国规范的公路-Ⅰ级荷载进行了荷载效应标准值的比较,并应用于乌干达KE高速公路项目2×35m跨径装配式预应力混凝土箱形连续梁桥,对比研究汽车荷载对桥梁极限承载能力设计值的影响,发现BS 5400的汽车荷载标准值远大于公路-Ⅰ级荷载,应用该荷载设计的桥梁极限承载能力大于应用公路-Ⅰ级设计的桥梁,约大25%~40%。该文研究成果可为采用英国规范设计的公路桥梁提供参考。     

基于调查统计分析的干线公路荷载对

根据河南省境内干线公路交通荷载调查统计分析结果,按照桥梁结构应力等效的原则,分析干线公路荷载特性及对公路桥梁结构全寿命成本的影响,比较提高桥梁荷载等级前后桥梁的全寿命成本,分析结果表明,按照等效原则得出的河南省车道荷载等级明显高于现行国家标准。结合河南省典型桥梁状况,以公路-Ⅰ级设计荷载下的结构尺寸和配筋为基准,以等级提高后的车道荷载作为验算荷载调整结构尺寸和配筋后,更加符合公路桥梁的实际情况及发展趋势,可作为制定公路桥梁荷载标准的依据。     

纵向裂缝对预应力空心板桥承载力影响分析

既有预应力混凝土空心板桥梁底纵向裂缝是一种较为常见的病害现象,为了分析纵向裂缝对全桥受力性能的影响,从而指导对类似桥梁的养护和加固,对某先张法预应力混凝土空心板连续梁桥进行了正常运营设计荷载下的静力试验及理论分析。结果表明:静力荷载作用下各空心板的静力指标均满足实验规程的要求,纵向裂缝对空心板桥正常运营设计承载力的影响很小;实测梁体横向分布影响线与未开裂截面的理论值较为接近,纵向裂缝对桥梁整体工作性能影响较小;荷载作用下,梁底纵向裂缝开裂两侧剪切效应不明显,对空心板抗扭性能影响较小。     

城市桥梁与公路桥梁的荷载标准设计对比分析

城市桥梁和公路桥梁在我国的道路建设中都有着很大的比重,对荷载问题的掌握分析是进行城市桥梁和公路桥梁设计的关键。分析了城市桥梁与公路桥梁的特点,并综述了城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准的演化过程,从而为分析城市桥梁与公路桥梁荷载标准的相同点和差异形成基础。分别从荷载标准、汽车荷载、人群荷载、荷载组合等方面比较了城市桥梁与公路桥梁相关差别,为设计人员更好地掌握这两种标准的相同与区别提供了基础。     

独柱墩梁桥抗倾覆稳定性验算汽车荷载研究

为了彻查广东省高速公路既有独柱墩梁桥抗倾覆稳定性问题,为新建独柱墩桥梁提供设计依据,对该类桥梁的抗倾覆稳定性验算汽车荷载进行研究。根据广东省交通集团货车调查分析成果,虎门二桥荷载统计报告,同济大学对上海市车辆荷载研究成果,得出广东省现状汽车荷载模式。通过实例有限元分析对比,得出《公路桥涵设计通用规范》(JTD D60-2015)中规定的汽车荷载在验算该类桥梁倾覆时,偏不安全,且随着联长的增长,安全度降低。发现该类桥梁的汽车荷载产生的倾覆效应与其荷载总量有近似比例关系,与其荷载模式关系不大,并提出以公路-1级汽车荷载乘以3.4倍的分项系数为验算汽车荷载。     

考虑荷载影响的桥梁混凝土结构耐久性设计

为更好地指导海洋环境混凝土结构耐久性使用寿命设计,采用试验研究弯拉荷载对混凝土氯离子扩散系数的影响,结合菲克第二定律提出考虑荷载影响的桥梁混凝土结构耐久性设计方法.研究结果表明,承受弯拉荷载与不承受荷载试件扩散系数控制指标的比值Dη/D0与应力水平η成指数关系.针对国内某大桥初步设计确定的典型构件及所处环境参数等,引入弯拉荷载对混凝土氯离子扩散系数的影响,建立了“设计使用寿命-氯离子扩散系数控制指标”间的对应关系,给出了达到设计使用寿命要求的28 d氯离子扩散系数控制指标.     

基于WIM实测数据的北京市松山大桥重载交通车辆荷载模型

利用WIM动态称重系统，得到北京市松山大桥实际通行车辆的车辆荷载特征参数，经统计分析得到特征值，对其概率密度函数进行了拟合，建立了适用于本地区的重载交通车辆荷载模型，并与河北省和福建省的重载交通车辆荷载模型进行了对比。在此基础上，采用有限元模拟方法对建立的重载交通车辆荷载模型与现行规范进行荷载效应对比，分析结果表明，采用规范中公路—Ⅱ级汽车荷载设计的桥梁存在安全隐患；公路—Ⅰ级汽车荷载取值总体较为保守，但对于大跨径桥梁仍有不足，需要结合实际情况需要进一步研究。重车荷载对桥梁支座处剪力的影响较为明显，在桥梁设计与维护时应重点考虑。本研究成果可为北京地区的公路桥梁设计和结构损伤检验提供参考和建议。     

基于调查统计分析的干线公路荷载对桥梁全寿命成本的影响研究

根据河南省境内干线公路交通荷载调查统计分析结果,按照桥梁结构应力等效的原则,分析干线公路荷载特性及对公路桥梁结构全寿命成本的影响,比较提高桥梁荷载等级前后桥梁的全寿命成本,分析结果表明,按照等效原则得出的河南省车道荷载等级明显高于现行国家标准。结合河南省典型桥梁状况,以公路-Ⅰ级设计荷载下的结构尺寸和配筋为基准,以等级提高后的车道荷载作为验算荷载调整结构尺寸和配筋后,更加符合公路桥梁的实际情况及发展趋势,可作为制定公路桥梁荷载标准的依据。     

超重车辆对公路桥梁安全性的影响

根据结构可靠度理论,深入研究了公路超重运输车辆对钢筋混凝土受弯构件安全性的影响规律。首先,以恒载和汽车荷载作为安全性分析的最基本荷载组合,通过引入汽车活载影响系数,构造考虑不同汽车超重水平因素的结构功能函数,提出了基于一次二阶矩法的超载桥梁安全性分析数学模型。进而,以85桥梁规范和04桥梁规范钢筋混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式为依据,按《公路工程可靠度设计统一标准》建议的抗力与荷载效应统计参数,详细计算了不同活载影响系数对钢筋混凝土受弯构件可靠指标的影响规律。计算结果表明,超重运输对钢筋混凝土受弯构件可靠指标有显著的影响,在活载影响系数取值一定的情况下,设计采用的汽车荷载效应与恒载效应所占比值越大,超载对桥梁结构安全性的影响越明显。     

基于CFD方法的大跨高墩刚构桥梁风荷载数值识别

针对峡谷地区典型特大跨高墩桥梁结构风荷载的不确定性问题,采用计算流体动力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法,对大跨变截面主梁和超高双柱薄壁桥墩的风荷载进行数值识别。研究不同气流攻角对主梁结构风荷载的影响、不同气流风偏角对超高薄壁墩风荷载的影响、考虑尾流干扰效应的双柱薄壁桥墩气动力变化过程。同时,从气流作用微观角度分析了气流对大跨高墩刚构桥梁结构风荷载的作用机理。通过数值计算,为设计人员进行大跨高墩桥梁风荷载的取值提供了参考,对目前我国相关桥梁设计规范的缺陷进行了有效的补充。     

考虑大件荷载的桥梁网络可靠度分析及路径优化研究

为研究大件运输车辆荷载对桥梁安全性能的影响,提出了一种基于支持向量机和改进灰狼算法的可靠度计算模型,并以此设计了考虑桥梁网络可靠度的大件运输路径优化方法。首先依托大件运输车辆荷载分布统计数据建立了大件运输车辆荷载-桥梁结构响应的机器学习算法映射模型,通过支持向量机拟合大件车辆荷载下的结构功能函数,其次采用融合指数型非线性收敛和柯西变异的改进灰狼算法对可靠度进行求解,计算了某35 m预应力钢筋混凝土T型梁桥在大件运输荷载下的时变可靠度,设计了考虑大件运输荷载下桥梁网络可靠度的路径优化方法。研究结果表明：支持向量机对大件车辆荷载下的桥梁结构响应拟合良好,平均相对误差仅为1.74%;考虑大件运输荷载下的桥梁时变可靠度曲线下降趋势更加明显,且越接近桥梁服役后期,可靠度指标退化速率越快;改进灰狼算法在对功能函数求解时收敛速度极快,寻优稳定性极高;考虑桥梁网络可靠度的路径优化方法可以准确选择当前大件运输荷载下可靠度较高的通行路径。     

公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。