基于POT理论的城市桥梁车辆荷载效应研究

车辆荷载效应是桥梁设计中重要的技术指标之一,是对拟建桥梁荷载取值和现有桥梁安全性评估的重要依据。结合调查地区的车辆荷载数据,提出了相应的车辆荷载模型,运用蒙特卡洛法模拟密集和拥堵运行状态下荷载流,以各跨径简支梁桥(10～60m)跨中弯矩值为研究对象,进行影响线加载计算;运用Peak Over Threshold(POT)理论对效应尾部数据进行分析,由极值理论外推得不同设计基准期内车辆荷载效应值,并与《城市桥梁设计规范CJJ11-2011》规范值作对比分析,结果表明:密集运行状态下不同设计基准期内外推值是规范值的1.13～1.38倍,拥堵运行状态下是规范值的1.18～1.46倍。     

重载交通下空心板桥梁承载能力安全性

基于河北省宣大高速长达18个月的动态称重数据,从中分离出特重车辆荷载数据,分析了车辆的质量、速度、到达时间与位置等关键荷载参数的分布特性;提取了特重车辆典型车型,分析了各车型轴重分布;采用桥梁动力分析系统对883个特重车辆荷载工况进行动态可视化仿真,通过空心板桥结构响应与设计汽车荷载效应的对比,分析了特重车辆荷载与设计汽车荷载的差异,并通过考虑恒载效应与特重车辆荷载效应的组合,研究了重载下空心板桥梁的承载能力安全性。分析结果发现:正弯矩效应极值与设计值之比达到了2.09,剪力效应极值与设计值之比达到了1.97,说明实际中最大特重车辆荷载已明显超越设计汽车荷载;正弯矩效应均值、剪力效应均值与设计值之比接近1.0,说明实际中平均特重车辆荷载与设计值比较接近;抗弯与抗剪承载力评估指标分别在0.50、0.40上下浮动,其极值分别在0.72、0.50上下浮动,说明按照当前设计水平建造的空心板桥梁能够满足重载交通下的运营安全性,抗弯承载能力较抗剪承载能力具有更大的冗余度;承载能力评估指标随跨径变化未出现明显的增减趋势,说明冗余度水平随跨径的增大基本保持稳定。     

水平加筋体加固岩溶路基受力机理及设计方法

为了解决现有设计方法未考虑水平加筋体的滑移效应,低估铁路路基面变形的问题,对水平加筋体加固铁路岩溶路基的受力机理进行了研究,提出了一种新的设计方法. 首先,明确了荷载传递机制和水平加筋体受力模型;然后,从严格控制铁路路基面变形的角度出发,在现有设计方法的基础上,考虑滑移效应并假定锚固区加筋体应变呈线性变化,通过引入加筋体松弛量建立了加筋体挠度修正公式;再次,提出了考虑滑移效应的水平加筋体加固铁路岩溶路基的设计方法,明确了验算内容和设计流程;最后,将所提方法应用于某模型试验,并与实测值及数值分析值进行了对比. 研究结果表明:考虑滑移效应能够有效修正路基面变形计算值,路基面变形值由0.18 m修正为0.25 m,接近于实测值0.23 m和数值分析值0.21 m,方法准确,可为实际设计提供依据.      

张花高速猛洞河大桥桥梁荷载试验仿真分析

依据《张花高速公路海螺猛洞河大桥施工图设计》及相关设计变更文件建立模型,验证了设计荷载（公路-Ⅰ级）作用下计算值与设计值相吻合、结构动力计算频率值及振动形式与设计相吻合,为加载计算提供基本模型,按照现行规范检算了控制截面在设计荷载（公路-Ⅰ级）作用下的内力、应力、变形等效应,以及确定加载车辆数、加载位置、加载效率.     

菖蒲港大桥桥梁荷载试验仿真分析

依据《通城县菖蒲港桥扩建工程施工图设计》及相关文件建立模型,为加载计算提供基本计算模型,按照现行规范验算了控制截面在设计荷载作用下的内力、应力、变形等效应,确定了加载车辆数、加载位置、加载效率,经过将荷载作用下的效应值和模型计算的计算值对比,得出菖蒲港大桥承载力、刚度、裂缝均满足要求。     

悬索桥重力式锚碇结构-地基联合承载机制

基于普宣高速公路宣威岸重力式锚碇工程,设计了不回填无预应力、不回填有预应力和回填有预应力3种计算工况,利用数值仿真试验分析了重力式锚碇和地基的力学机制和破坏模式。承载机制表明:8倍设计荷载之前没有塑性变形,为弹性工作状态,最大变形在锚岩界面,摩擦效应居主导,基底拉应力区可控,锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于稳定可控状态;12倍设计荷载之后塑性区逐步扩展,达到20倍设计荷载时全部贯通,基底塑性变形明显,锚碇结构变形显著,基底夹持岩体剪切破坏,夹持效应居主导,基底拉应力区不可控,锚碇结构抗滑移和抗倾覆性均处于不可控状态;锚碇施加的预应力只在结构-岩基协调变形之前起作用,之后影响不大;回填可以极大地改善基底应力状态与结构扭转变形、抗滑移和抗倾覆稳定性,可在容许变形范围内适当考虑增强效应。可见,重力式锚碇结构-地基协调变形与联合承载机制,表现为摩擦效应、夹持效应和回填效应的综合作用。监测结果显示:通过基底拉应力和压应力监控结构与地基接触面安全性,监测值小于地基容许承载力3MPa;通过基底变位和地基深部水平位移监控结构抗滑移稳定性,实际工程监测值小于1mm;通过角点不均匀沉降监控锚碇抗倾覆稳定性,倾斜值小于0.006;通过大体积混凝土温控监测可知,内部最高温度小于60℃,进出水温差小于15℃,内表温差小于20℃,峰后降温速率小于3℃·d~(-1);锚束锁固荷载监测变化幅值不超过设计值的5%。     

土木建筑专业毕业设计中常见问题分析

框架结构设计是结构专业常见的毕业设计选题。设计过程中学生对活荷载的折减、计算地震作用时结构自振周期的确定、重力荷载代表值的统计等荷载及荷载效应的计算以及截面设计中一些问题存在概念错误。在熟悉规范相应规定的基础上,对这些问题进行分析。     

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合，得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应．通过对模型试验值与有限元计算值的比较，证实了这一分析方法的有效性．以某斜交箱梁为例。分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律，并与相应正交箱梁进行了比较．结果表明，斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著，设计时必须充分考虑其剪滞效应．     

饱和软土固结的Mandel-Cryer效应及影响因素研究

采用Biot固结理论分析饱和软土的渗流固结问题时,在固结“初期”,会出现隙水压力升高,且大于初始孔压的现象,即Mandel-Cryer效应。基于Biot固结理论,采用有限元计算方法,分析了深度、模量、泊松比和渗透系数对Mandel-Cryer的影响。研究结果显示：随着深度的增加,归一化孔压值增大3~17 m,归一化值为1.01~1.07,曼德尔效应开始时间与深度呈指数关系;模量越大,曼德尔效应的时间越提前,模量对归一化孔压值影响较小,最大归一化孔压值为1.06~1.07;泊松比对曼德尔效应的影响最大,泊松比越小,曼德尔效应越明显,孔压归一化值越大,时间越推迟;渗透系数对Mandel-Cryer效应的影响主要体现在对发生的时间方面,渗透系数越小,Mandel-Cryer越推迟。     

水轮发电机组阻尼绕组连接片的包辛格效应

研究了水轮发电机组阻尼绕组连接片材料在不同压缩变量和反向应变量下所导致的应变抗力减小的现象(称为包辛格效应,简称BE),并探讨了不同压缩应变量对阻尼绕组连接片BE的影响,通过不同压缩应变量压拉实验,找到阻尼绕组紫铜连接片的最优包辛格值。结果表明:较大压缩变量对BE存在影响,随预变形量的增加,包辛格效应值变化,预变形量为3%时,包辛格效应值达到极值。再增加变形量,包辛格效应值减小,3%为最优变形量,即阻尼绕组失效界限值。     

基于加权法的桥梁冲击系数计算方法

以公路简支梁桥为研究对象,采用四自由度的二分之一车辆模型,建立了车桥耦合振动方程,计算了不同车速下桥梁跨中截面的动挠度和应变时程曲线.对比了传统定义法、试验测试法、现行规范法的冲击系数计算值,对前2种方法进行了修正,获得了桥梁结构的最大动效应值,并根据主梁的最大活载内力计算原理,引入数值加权的概念对前2种方法进行了加权计算.分析结果表明:传统定义法和试验测试法计算的冲击系数值比《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)计算值小;由时程曲线上最大动效应处得到的冲击系数平均值约是前2种方法计算值的2倍,且其最大值比规范法计算值小37％;基于传统定义法的挠度冲击系数值大于应变冲击系数值,而试验测试法得到的挠度冲击系数值普遍小于应变冲击系数值;基于传统定义法和加权法的挠度冲击系数计算值比规范值大16％;试验测试法和加权法相结合的冲击系数计算方法考虑了移动荷载对整个桥梁冲击的历程效应,计算比较稳定.     

铁路枢纽客运站布局优化研究

客运站布局评价指标既有定量指标也有定性指标,为统一评价指标,引入了评价指标的目标效应值,建立了客运站布局优化模型。以南宁铁路枢纽为例,确定了工程投资、枢纽内运用成本、旅客出行费用、与城市规划配合情况4个评价指标,工程投资、枢纽内运营成本、旅客出行费为定量指标,与城市规划配情况为定性指标。建立数学模型,计算各定量指标的具体费用值,对定量指标进行说明。利用线性插入法分别计算各定量指标的目标效应值,利用五等制确定定性指标值,通过专家确定各指标的权重,然后计算加权总目标效应值。根据总目标效应值最大方案最优,确定了南宁铁路枢纽客运站布局优化方案。     

基于实际记录检验的近断层区结构抗震设计谱研究

由于长周期大幅值脉冲型运动效应、方向性效应等显著特征,近断层地震动和远场地震存在明显差别,近场区的设计地震动需专门研究.文中建立了包含世界范围内23次主要地震事件中338条水平向记录的近场地震动数据库,对中、美相关的代表性抗震规范的设计反应谱进行了场地分组下的实际地震动检验,表明现行各规范与近场需求存在较大差别,难以直接适用于近断层区的结构抗震设计.通过引入考虑近场地震动效应的近断层系数、衰减指数,分别对设计谱平台高度和中、长周期段衰减速率进行修正,并通过对特征周期的取值进行调整,给出了适用于近断层地区结构水平向抗震设计谱的建议.对比检验表明,所建议的设计谱和实际近断层记录分组均值谱吻合较好,并与代表性的跨越断层区典型高速公路桥梁桥址抗震设计谱相一致,可适用于近断层区域工程结构的抗震设计.     

比例及非比例路径下16Mn钢的应力控制循环加载实验

应用MTS809系列电液(elec-hydrolic)伺服实验机及Teststar控制系统,对16Mn进行了应力控制的单轴及多轴非比例循环实验。研究了应力幅值大小及其历史对单轴及多轴棘轮效应的影响,结果表明,随着应力幅值的增加,棘轮应变增加,并逐步趋于稳定;同时,先前较大的应力幅值历史遏止了后继较小应力幅值下的棘轮效应。     

交通运输与国民经济供求关系的判定方法——“推拉效应”法

交通运输业与国民经济之间存在着“推拉效应”。可以通过建立数学模型来具体地测算其推动效应和拉动效应值的大小,当推动效应大于拉动效应时,运输需求大于运输供给;当推动效应等于拉动效应时,运输供求平衡;当推动效应小于拉动效应时,运输需求小于运输供给。     

预应力混凝土梁桥挠度监测的温度效应分离方法

在大跨径梁桥中,由温度引起的挠度值在结构实测总挠度值中占比较大,对实桥安全评估造成了影响。针对该现象,基于线性回归思想,提出了梁桥挠度监测中分离温度效应的一种实用方法。并以江津长江大桥为工程背景,温度监测值为自变量,挠度监测值作为响应变量,建立线性回归模型,拟合回归直线方程,以达到温度效应分离之目的。结果表明:跨中挠度变化与温度变化呈正相关性;箱梁内部温度变化与跨中挠度变化存在显著的线性关系;从实测值中扣除由拟合直线方程计算的温度效应拟合值,即可将温度效应分离;利用残差,设置相应的阈值,可对桥梁日常运营进行有效的监测。     

多塔斜拉桥汽车荷载总体响应分析

以国内某6塔斜拉桥为分析对象,引入汽车荷载实际响应计算的方法与技术,分析了不同交通运营状况下控制结构总体性能的特征效应响应时程。并将计算结果与JTG D 60—2004《公路桥涵设计通用规范》汽车荷载计算结果进行了比较研究。结果显示:该多塔斜拉桥在不同交通运营状况下响应极值均显著小于规范计算值,依照现有设计本桥对汽车荷载有很大安全储备;多塔斜拉桥的汽车荷载响应特征与日均交通量及重车混入率密切相关;不同效应呈现出对汽车荷载加载方式及取值不同的敏感性能。为此,可以尝试建立反映实际负荷状况的多级别多参数汽车荷载模型,优化多塔斜拉桥设计。     

基于未确知测度模型的一级公路设计安全性评价

构建一级公路设计安全性评价的量化值,建立了一级公路安全性评价的指标体系;针对公路设计因素与交通安全之间关系存在未确知的特点,在未确知测度空间的基础上,构建了一级公路设计安全评价的未确知测度模型。通过单指标未确知测度、多指标综合测度计算以及指标定权等过程,实现对一级公路设计安全效应的综合评价。实例分析表明,运用未确知测度模型进行一级公路设计安全评价问题研究,理论上是可行的,评价结果是可信的,从而为信息不确定条件下的公路设计安全性提供了一种新方法。     

拱桥汽车设计荷载标准分析

分析了超载车辆对桥梁的影响与现行规范即《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中的汽车荷载标准对公路上运营车辆荷载的适用性,研究了广深高速公路车辆荷载的动态称重系统(WIM)实测数据,利用Monte Carlo方法模拟随机车辆荷载和随机车辆间距,编制了随机车队加载效应计算程序,计算了无铰拱跨中和拱脚截面的弯矩效应,采用极大值分布原理求得荷载效应在设计基准期内的标准值,给出基于WIM实测数据的汽车荷载标准模型,并与现行规范中的设计荷载标准进行对比。计算结果表明:推荐车道荷载作用效应对实测荷载效应包容性和适用性良好,拱桥跨中弯矩误差小于7%,当跨径为25~65、110、120m时,拱脚弯矩误差为5%~11%,其余跨径时的拱脚弯矩误差小于5%;基于广深高速公路实测荷载推定的荷载标准与现行规范中公路-Ⅰ级车道荷载在无铰拱上产生弯矩效应的比值为1.24~2.18,平均比值为1.80,说明广深高速交通量大,车辆超载超限严重,根据实测车辆荷载推断的荷载标准与现行规范荷载标准出现了较大偏差,广深高速桥梁设计荷载标准应在现有规范基础上适当提高。     

抗力分项系数双重迭代求解算法

分析了映射变换法与插值法的嵌套循环特性,提出了抗力分项系数的双重迭代求解算法,应用VB编制了计算程序,计算了活恒载效应比为0.10、0.25、0.50、1.00、1.50、2.50六种工况下的构件抗力分项系数,将分项系数乘以荷载效应组合值后得到修正抗力值,针对修正抗力与荷载效应进行了可靠指标校核验算.计算结果表明:应用...