多车道桥梁交通荷载特性及结构响应研究

多车道公路桥梁各行驶车道的车流和荷载特性分布具有显著的差异性,由这些差异性引起的结构响应特性应是桥梁管养关注的重点。根据某单向4车道高速公路实测的WIM数据,分析其运营阶段的交通荷载特性,及在实际车流荷载作用下桥梁结构的真实响应。研究结果表明:不同行驶车道的车型分布具有显著差异性,90%以上的货车偏向于外侧两个车道行驶;车辆总重和轴重水平较规范基础数据有明显的提高;各行驶车道随机车流产生的荷载效应最大值基本大于规范值,外侧车道上荷载效应远大于内侧超车道,说明目前规范基于车道荷载独立同分布的假定与实际情况不相符,车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求,建议修正。     

计重收费模式下运营车辆荷载的POT模型

当前我国高速公路车辆超载超限运营现象尤为严重,研究在计重收费模式下运营车辆荷载的极值以及其发展变化趋势成为十分迫切的问题。基于计重收费模式下广东省某高速公路的动态称重数据,对车辆荷载按车型进行了车辆总重的统计分析,采用极值分析理论建立POT模型,得出车辆总重分布的尾部分布函数,并科学地预测出未来任意重现期内可能出现的车辆荷载极值。结果表明,该高速路段出现超大吨位车辆并非偶然,在未来还可能出现更大吨位的车辆荷载,对既有道路桥梁的安全运营构成了严重的威胁。可为有效控制运营车辆超载提供参考。     

基于WIM的广东省公路桥梁车辆荷载模型研究

为研究适合于广东省实际的公路桥梁车辆荷载模型,选取该省5条具有代表性的高速公路,基于动态称重(WIM)系统实测的交通轴载数据,参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)的方法,拟定符合广东省实际交通状况的车辆荷载参数,获得相应车辆荷载模型,并采用推荐车辆荷载模型与规范荷载模型对不同结构形式的桥梁活载效应进行对比分析.分析结果表明,按照规范原则得到的广东省实测车辆荷载总重和轴重均大于规范给定值;各种结构桥梁在推荐的车辆荷载模型作用下的活荷载效应均为规范计算值的1.4倍左右,桥梁跨径越小,活载所占设计荷载的比例越大,规范对活载效应的低估越明显.     

基于WIM数据的简支梁桥车辆荷载效应分析

基于安装在104国道绍兴段钟家湾立交桥的WIM系统采集为期1个月的车辆荷载数据,分析了不同类型车辆实际载重质量分布,根据影响线加载原理计算了WIM系统记录的每辆车作用下简支梁跨中最大弯矩及支点最大剪力效应值,分析了实际交通车辆荷载作用下跨径为6 ～50 m的12种简支梁桥结构内力分布规律,并与现行桥梁设计规范中汽车荷载对应的效应值进行了对比.最终结果发现:针对于该路段的实际车辆荷载,简支梁桥跨径越小,实际车辆荷载效应超越现行规范荷载效应的车辆数目越多.     

公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究

为推导我国公路桥梁疲劳设计荷载标准,根据我国现有高速公路交通车辆荷载的调研数据,以等损伤度为理论基准,得出适用于不同地区的公路疲劳车辆荷载典型车式样,以上述疲劳典型车辆为蓝本,建立典型跨径的公路桥梁疲劳验算模型,进行构件疲劳损伤度计算,确定相应的公路桥梁疲劳车辆荷载标准车式样及对应跨径(或影响线长度)的纵向修正系数,由此构成完整的公路桥梁标准疲劳车辆荷载谱.这一结论为疲劳设计提供了标准车辆荷载谱,填补我国公路桥梁疲劳设计的空白.     

公路运营车辆荷载极值的预测方法比较研究

为了研究桥梁结构在服役期间要承受的最大车辆荷载的预测方法,根据广东某高速公路3万多组货车的动态称重数据,采用对数正态分布模型,基于极值理论的POT模型和次序统计量模型,拟合运营车辆荷载的尾部分布,据此模型来预测未来两年可能出现的车辆荷载极值,并与相应实测数据进行对比验证,结果 POT模型和对数正态分布的预测值与实测数据相近,但由于对数正态分布存在理论缺陷,最终得出了POT模型更适用于车辆荷载极值预测分析的结论。     

武汉青山长江公路大桥引桥荷载放大系数研究

针对桥梁实际运行荷载效应与规范设计荷载效应差异较大问题,以武汉青山长江公路大桥引桥为工程背景,基于周边具有相似交通情况的既有跨江桥梁实测动态称重(WIM)数据和预测统计车辆特征,采用蒙特卡洛法构造自然车列对引桥4种典型连续梁桥有限元模型进行影响线加载,分析95％ 保证率分位值时正常行驶与自然堵车状态下各控制断面处的荷载...     

高速公路桥梁车辆荷载模型分析

根据高速公路当前行车状况,研究了大跨度连续刚构桥的标准车辆荷载模型。在对高速公路大跨度连续刚构桥的车辆荷载流量进行调查基础上,根据实际车辆类型、车重和轴距分布,利用统计的方法,得到8类标准车辆荷载模型,可以应用于桥梁的荷载谱分析和安全性能评估。     

高速公路中小跨径桥梁汽车荷载适应性研究

基于某高速公路收费站汽车荷载数据,采用概率统计方法建立汽车总重概率模型,进而计算中小跨径桥梁汽车荷载效应,并与现行公路—Ⅰ级车道荷载效应对比,分析了公路—Ⅰ级车道荷载与实际高速公路汽车荷载的适应性。分析表明,高速公路实际通行汽车荷载与现行规范规定的公路-I级车道荷载适应性较好,可采用公路-Ⅰ级车道荷载对所研究高速公路中小跨径桥梁进行改扩建设计。     

轻型高速公路桥梁车辆荷载研究

车辆荷载是影响公路桥梁结构安全性和使用性的重要因素,作为一种新型公路,目前尚无关于轻型高速公路桥梁车辆荷载的系统研究,为了解我国轻型车辆荷载的情况,首先确定了在混合交通动态称重数据中选取轻型车辆的筛选标准,并对筛选所得的轻型车辆荷载数据进行了概率统计分析,分析表明我国公路上行驶的轻型车辆总体服从对数正态分布,前期研究确定的总重指标符合实际情况;另外,为给轻型高速公路桥梁荷载标准的制定提供依据,还对密集运行状态的轻型车队荷载效应进行了计算,与公路—Ⅰ级进行了比较,并对大量的计算结果进行了统计分析,结果表明轻型车队荷载效应服从正态分布,可选择0.4倍的公路—Ⅰ级荷载作为轻型高速公路桥梁的荷载标准。     

车辆荷载和车道荷载对桥梁结构可靠度的影响

公路桥梁结构的整体计算采用车道荷载,结构的局部计算采用车辆荷载,车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加.将采用这2种荷载设计的结构进行可靠度对比,结果表明,按车辆荷载设计的结构满足正常使用功能的可靠度偏低,更容易发生损坏,这些损坏会影响到结构的正常使用.提出通过调整重型车辆通过桥梁时的交通行驶规则,增大结构按正常使用极限状态设计时车辆荷载的代表值,从而提高按车辆荷载设计的结构可靠度.     

考虑车道荷载差异的多车道桥梁横向折减系数

为考虑车道荷载差异对多车道桥梁横向折减系数的影响，提出横向折减系数的多系数表达模式，并改进基于独立重复试验的相遇车道荷载方法以进行系数校核。首先，引入反映车道荷载差异性的车道修正系数和体现多车道荷载相遇概率的车道组合系数，形成横向折减系数的多系数表达模式。其次，改进目前常用的基于独立重复试验的相遇车道荷载方法，将车道交通流量及荷载分布的差异性涵盖进来。随后，参数化研究横向折减系数的关键影响参量，包括货车通过控制断面的平均时间、荷载重现期、车道交通量和车道荷载分布等。最后，基于某高速公路实测动态称重数据，给出采用该方法校核横向折减系数的详细过程，并与传统方法及JTG D60-2015规范方法所得结果进行对比。研究表明：所提出的改进相遇车道荷载方法，摈弃了传统方法中车重正态分布、车道荷载同分布、最大观测车重与均值3.5倍偏差关系等备受质疑的假设，是更一般性的解答。参数化分析表明：货车通过控制断面的平均时间和荷载重现期对结果影响很小，货车荷载模型及其在车道间差异性则影响很显著，说明对车道荷载分布规律进行准确建模的重要性。实测车道货车荷载数据统计发现：货车的交通量和荷载分布在车道之间具有明显的差异，传统方法和规范方法给出的横向折减系数均高估了实际情况，最大达19%，可能造成设计与管养资源的浪费；而基于该方法校核的横向折减系数，更能深入揭示各车道荷载的贡献规律，准确反映不同车道组合作用下的荷载横向折减规律，具有显著的工程应用价值。     

基于平衡更新过程的既有桥梁车辆荷载效应模型

将不同车辆组成的车队等效成均布荷载,假定车辆匀速行驶于桥梁上,采用卷积公式计算不同车辆连续到达间距及总重的概率密度函数,应用平衡更新过程理论推导车队长度概率函数,依据中国现有车辆荷载统计数据,建立了既有公路桥梁车辆荷载效应模型。该模型通过截尾分布限定其中各参数的最大值、最小值来反映不同交通类型,通过影响线传递函数反映不同桥梁结构形式。研究结果表明：车辆间距、车长、车重及车速的分布是决定车辆荷载效应模型的关键;该模型适用于既有公路桥梁时变可靠性和剩余寿命评估。     

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。     

基于实测车流的中小跨径桥梁车载动力效应极值研究

为评估现有车辆荷载作用下中小跨桥梁的安全水平,提出了车辆荷载冲击作用下桥梁效应极值外推方法。基于高速公路车辆动态称重数据,研究了简支T梁桥的车载动力效应极值,校验并评估了现有车辆荷载作用下中小跨桥梁的安全水平。研究结果表明:基于实测数据的随机车流模型融入了车辆的概率信息,为桥梁车载动力效应极值的概率外推提供了有利条件;欧洲与英国规范的设计车辆荷载效应的重现期远大于美国和中国设计规范;随着桥梁跨度的增加,欧洲与美国荷载模型的重现期随着桥梁跨度的增加而减小,英国荷载模型随桥梁跨度的增加呈先增加后减小的趋势,中国荷载模型的重现期随桥梁跨度增加而增加。     

高速公路改扩建保通车道路断面布置研究

高速公路改扩建施工路段保通车期间,需保证道路交通组织作业安全和通行安全。以柳南改扩建施工路段为背景,为保证路段通行区和作业区合理分配,研究保通车道路断面优化布置。实测5种车道宽度路段的交通流,通过道路通行能力和车辆横向偏移分布研究车道断面布置;通过车速分布和驾驶人员行车心率研究内侧车道侧向宽度布置。此外,利用配对t检验验证交通流数据差异的显著性。结果表明：为保证组织交通安全运行,改扩建施工区保通车车道宽度不宜小于3.25 m,侧向宽度不宜小于0.5 m;车道宽度造成交通流显著差异。     

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。     

基于随机过程的连续箱梁桥通行荷载研究

车辆荷载是桥梁的基本可变荷载之一,其模型由车重、轴重、桥跨、交通量等许多随机变量来表征。选择了7处国省道的移动称重系统(WIM)数据,将其与原交通部"公路桥梁可靠度研究"中相关车辆特征进行对比,分析其差异和变化情况,并将某一时段实测的数据加载在连续箱梁桥上得到对应时程曲线、截口分布和最大值样本分布,并基于此,得到对应典型PC变截面连续箱梁桥的通行荷载特性。     

在役高速公路钢筋混凝土连续梁桥表面裂缝分布规律及形成机理研究

以全长为4 359m、右幅共23联173跨、左幅共25联173跨的某特大桥为研究对象,基于工程检测结果,归纳典型在役高速公路钢筋混凝土连续梁桥表面裂缝分布规律,并以数值分析为手段,深入研究其裂缝形成机理。研究发现,车速降低时,结构承受车辆荷载作用的时间变长,承受慢速移动荷载的梁体更容易开裂;裂缝多位于跨中腹板(沿竖向分布)和跨中底板(沿横向分布),主要由车辆荷载引起;部分桥面板沿纵向开裂,其主要原因是温度梯度荷载,而非汽车荷载。     

重载交通下公路桥梁荷载效应

车辆重载作用是影响桥梁安全的最主要因素之一,因超载导致的桥梁垮塌事件屡屡发生。为研究重载交通路段实际通行状态下既有桥梁的荷载效应,利用WIM系统采集了天津海滨高速桥梁的7天车辆数据,建立了车辆荷载模型和车辆荷载效应模型,分析了实际车流下车辆荷载标准值和车辆荷载效应标准值,并与按公路I级荷载的计算结果进行了对比。研究结果表明,该路段的车辆分布总体服从多个正态分布的加权和;基准期最大值分布服从极值I型分布,可选用98吨的五轴车作为标准荷载;车辆荷载效应服从多个正态分布的加权和,荷载效应标准值可取公路I级计算结果的1.8倍。