基于多视角信息融合的公路桥梁车辆荷载时空位置识别

针对现有方法在复杂交通场景下难以准确获取桥上车辆荷载时空分布的问题,提出了一种基于多视角信息融合的车辆荷载时空位置识别方法.首先,开发了vadYOLO-StrongSORT模型,可在单视角下同时检测和跟踪车辆;然后,在图像标定和跨视角车辆匹配基础上,采用自适应加权最小二乘法进行多视角信息融合以修正车辆轨迹;最后,结合车辆轨迹和车轴配置,重构车轴荷载的时空位置分布.通过模型试验评估了所提方法在典型交通场景下的性能.结果表明:相较于基于单视角的车辆位置识别方法,多视角信息融合方法在跟踪稳定性、定位精度和抗遮挡性能上有显著提升;变道场景下,所提方法的最高平均定位误差低于2.0 cm,明显优于单视角方法的17.0 cm;多车遮挡场景下,所提方法的车辆捕获率可达100%,而单视角方法最高仅为72.5%;同时,与其他检测跟踪模型相比,vadYOLO-StrongSORT在试验中取得了最高的识别精度.

车辆荷载作用下钢-混凝土组合梁疲劳应力分析

【目的】随着桥梁服役期延长和车辆荷载增加等多种因素的影响,结构承载力会变得越来越弱,疲劳寿命不断降低,最终可能导致低应力疲劳破坏。因此有必要对车辆荷载下拱桥钢混组合梁的疲劳细节应力进行研究。【方法】采用数值模拟的方法,利用Midas FEA NX软件建立3个标准长度的三维实体精细有限元模型,分析钢混组合梁易损疲劳关键点的位置,并研究车辆荷载横向最不利加载位置和纵向加载下的疲劳细节应力变化规律。【结果】结果表明,组合梁次横梁与中纵梁交点处有三处疲劳关键点;靠近桥梁中线位置是车辆荷载下钢梁疲劳最不利的横向加载位置;四种不同标准的纵向车辆加载时,三个疲劳关键点均出现两次应力峰值,且最大应力幅值均低于常幅疲劳强度的极限值。【结论】研究成果可为钢-混凝土组合梁试验和相关研究提供参考。

特重车辆荷载作用下独柱墩连续箱梁弯桥抗侧倾和抗滑移分析与加固构造

在分析特重车辆作用下独柱墩连续箱梁弯桥倾覆倒塌事故的基础上,提出导致连续箱梁桥发生倾覆的重要原因是主梁在特重载偏心作用下产生侧倾与滑移的共同作用.以湖北省鄂州市发生倾覆落梁事故的三跨连续箱梁弯桥为工程背景,开展抗侧倾和抗滑移理论计算和有限元分析,提出桥梁整体化的抗滑移加固构造.结果表明,该桥梁具有较高的抗侧倾能力,但抗滑移能力明显不足,特重载偏心作用下产生的切向力显著大于支座的最大抗力,主梁极易发生滑移而倾覆.单纯增大桥梁抗侧倾能力的加固方法对提高主梁的抗倾覆效果不佳,应同时增加桥梁的抗滑移能力.该桥梁采用整体化抗滑移加固构造后,具有较强的抗滑移和抗侧倾能力,在特重载偏心作用下主梁不会发生倾覆破坏.

车辆荷载作用下横梁非对称拼接的连续T梁桥受力特性分析

为了避免对现有桥梁进行改扩建工程中出现新旧桥横梁位置相互错位问题,以横梁非对称拼接的连续T形拼宽梁桥为研究对象,采用midas Civil建立空间有限元模型,讨论拼接段横梁的合理拼接方式,分析车辆荷载作用下拼宽梁桥的受力特性及空间传力机理。研究结果表明:车辆荷载对不同拼接横隔梁形式桥梁的新、旧桥T梁受力影响较大。全拼接时9道横隔梁力的传递最为均匀。随着拼接处横隔梁数量从9片减少到7片和5片,横隔梁横桥向传力能力减弱,传递到非加载侧的荷载减小;非加载侧的T梁边跨、次边跨和中跨跨中截面弯矩和挠度减小。相较于采用9道横隔梁拼宽的T梁桥,采用7道横隔梁拼宽的T梁桥的弯矩和挠度变化幅度不大,变化幅度的平均值分别为3.59%和2.69%;采用5道横隔梁拼宽的T梁桥的应力和挠度变化幅度较大,变化幅度的平均值分别为16.96%和10.31%。当工期和经费受限时,可采用5道横隔梁的拼接方法。

车辆荷载下预制排管缆线管廊接头受力影响分析

预制排管缆线管廊为工厂预制,现场装配连接,其上部车辆荷载对接头受力性能影响较大。为探究车辆荷载对管廊接头受力性能的影响,以截面尺寸为1190 mm×750 mm的预制排管缆线管廊为例,采用有限元分析方法,对不同预应力和土体刚度在车辆荷载影响下的接头受力性能进行了研究。研究结果表明:车辆荷载纵向作用于管廊接头时,提升底部土体刚度可以有效限制结构纵向变形;车辆荷载横向作用于管廊接头时,提升预应力和侧面土体刚度可以有效限制结构横向变形。

基于机器视觉和最优组合应变影响线的车辆荷载识别方法研究

为方便快捷地识别正交异性钢桥面板箱梁桥的车辆时空信息,实现不依赖车辆横向位置精确识别车辆荷载,提出一种基于机器视觉和遗传算法优化组合应变影响线的车辆荷载识别方法。该方法首先通过桥梁侧面安装的摄像头采集车辆视频流数据,基于机器视觉技术识别车速、车轴数和轴距等信息;然后采集U肋下缘应变响应,利用已知轴重的标定车辆识别测点的应变影响线;再基于变异系数指标采用遗传算法优化确定对荷载横向位置不敏感的最优组合应变影响线;最后进行车辆荷载识别。以某正交异性钢桥面板箱梁桥为背景,开展数值模拟和缩尺模型试验,研究不同车型、车重、横向位置和噪声水平等多种工况下所提方法的识别效果,验证方法的有效性和抗噪声性能。结果表明:该方法对车速、车轴数和轴距识别具有较好的精度和稳定性;基于变异系数优化后的组合应变影响线对车辆横向位置不敏感,可在不预估车辆横向位置的情况下有效地识别车辆荷载;数值模拟的轴重和总重最大识别误差分别为5.57%和4.03%(考虑20%噪声),模型试验测试的轴重和总重最大识别误差分别为7.16%和4.90%,该车辆荷载识别方法具有较好的适用性和准确性,便于工程应用。

双层车辆荷载作用下地下空间半悬挂车道动力响应仿真分析

[目的]新型地下综合体预应力吊墙半悬挂式行车道结构具有美观、净空大的优点,但对该新型结构的力学性能的研究尚处于起始阶段,需要对该半悬挂式车道板结构的动力特性进行深入研究。[方法]以深圳市黄木岗地下综合交通枢纽某区间半悬挂式车道板隧道为背景,采用Midas/GTS软件建立地下综合体半悬挂车道板三维有限元模型,研究了双层车辆荷载作用下半悬挂车道板的位移、加速度、应力的动态响应规律。[结果及结论]车辆动荷载作用下,车道板中部位移及加速度响应最大,沿车道板中部至侧墙连接处位移与加速度响应逐渐减弱,车道板位移响应峰值约为吊墙、顶板与侧墙的4.6~12.3倍,吊墙、顶板与侧墙的加速度响应峰值约为车道板中部的4.0%~21.6%;动荷载作用下,车道板中部以及与侧墙的连接部位应力响应明显,在车道板与侧墙的连接处出现了应力集中现象,并表现为轻微的不对称变形特征;上层车辆荷载对吊墙的位移与加速度响应幅值影响相对较大,增长幅度明显高于其他区域。

车辆荷载作用下沥青路面动力特性研究

基于平行粘结模型与宏观力学参数建立了单轴压缩模型,通过颗粒离散元数值模拟方法,探讨了车辆往复荷载作用下混凝土加铺沥青路面所发生的变形特性及其力学扩散规律。研究结果表明:混凝土路面加铺沥青面层之后,能够有效降低车辆对混凝土面板冲击作用,显著减少混凝土路面板底脱空等病害的产生;在车辆往复荷载作用下,沥青面层与混凝土路面界面处易发生滑移,会影响到路面的整体性能,建议在路面刚柔界面处增加粘结层强度。在车辆荷载作用过程中,速度矢量向下,且荷载作用的最前部速度最大;在车辆荷载作用之后,速度矢量向上,速度最大值出现在车辆荷载驶离瞬间。

车辆荷载作用下高速公路路基的累积塑性变形试验研究

为研究粗粒土高等级路基在长期车辆荷载作用下的累积塑性变形量,本文以典型公路粗粒土路基为案例,通过循环加载三轴试验研究了粗粒土塑性变形与应力水平、压实度、含水量、加载次数的关系。结果表明:①粗粒土路基的塑性变形量随应力和含水量的增大而增加,随压实度的增加而减小。②用Tseng-Lytton模型对试验数据进行拟合,通过多元回归法得到了模型系数与含水量和回弹模量的关系。③利用分层求和法,计算了典型路基路面结构土的塑性变形,其动态变形曲线对称,大致呈W形,变形的最大值位于车轮的正下方,随着车轮距离的增加,变形量减小。

高填土涵洞车辆荷载扩散规律研究

主要介绍了高填土盖板涵计算假定、承受的汽车荷载效应扩散方式及计算方法,分析不同填土高度盖板涵所承受的车辆荷载及扩散面积,并考虑多车道折减系数。研究结果表明:当涵洞设计为多车道时,两车道受力最为不利;车辆荷载效应随填土高度增加而逐渐减小。同时,总结高填土盖板涵汽车车辆荷载效应扩散规律,为类似工程提供借鉴。

某地下车库检测及地面车辆荷载影响分析

如何确保在地面车辆荷载的情况下安全使用地下车库是人们关注的问题。本文结合实际工程实例,采用现行规范对车库结构进行承载力验算,同时建立三维数值模型,分析车库框架结构的荷载传递和构件受力,揭示地面车辆荷载对地下车库板一梁一柱结构的影响情况。结果显示:城市支路施工时的车辆荷载超过规范规定设计荷载从而导致顶板出现裂缝;车库结构不能够满足城一B级车辆荷载安全通行要求;考虑300kN级(30t)汽车荷载(重型消防车满载)下,车库顶板挠度满足楼盖构件限值要求,梁弯矩和柱轴力分别满足框架梁抗弯和框架柱抗压承载力要求。相关研究成果及车辆管制建议可为类似工程及地下综合管廊的检测、评估及加固提供参考依据。

车辆荷载作用下路面防水层施工技术分析

对于道路施工过程中,防水层的建设期间需要思量车辆荷载、施工环境等的影响。如果压实度不足,排水设计不合理,运用不合理的安装技术,都会使得防水层性能受到影响,极易出现过早失效的问题。所以,应运用先进的施工技术及实践有效提升道路表面防水系统的耐久性,让其使用时间更持久。由于车辆载荷带来的难题需要积极地运用先进的施工技术,以此攻克道路运行过程中发生的各种问题。本次就针对车辆荷载作用下路面防水层施工技术进行全面探究。

车辆荷载对公路隧道结构及围岩动力响应研究

目前针对大直径盾构公路隧道在车辆随机动荷载作用下的动力响应特性尚缺乏深入研究。以南京长江隧道软土地层段为例,将仿真计算所得车辆随机动荷载施加于隧道有限元模型上,得到了隧道结构和隧道周围土体在随机动荷载作用下的动力响应规律,分析了车速、路面等级与隧道侧边土层等对动力响应的影响。结果表明,极端工况下隧道结构主应力呈对称分布,结构位移由左至右呈递减趋势;对于同一隧道截面,侧边土体动力响应最强,底部土体次之,顶部响应最微弱;土体距管片越远,应力响应峰值出现的时刻越滞后且响应值越小;车速越快、路面等级越差,土体动力响应越强;相同工况下,砂土的振动应力响应值要远大于软土对应值。

桥梁车辆荷载识别的贝叶斯方法研究

基于贝叶斯推理提出了一种可实现误差模式选择的桥梁车辆荷载识别方法。该方法通过静力影响线构建车辆荷载与实测响应的关系表达式,并建立修正曲面以消除动力效应造成的识别误差。引入与结构响应大小和车速相关的五种误差模式。根据假设的先验分布推导车辆轴重参数的后验分布,以获得车辆荷载的最优估计值和置信区间,并计算各误差模式的后验概率。分别采用简支梁数值算例和某连续梁桥动载试验,对该方法在不同车速工况下的识别精度和可靠性进行了验证。结果表明,修正曲面可以有效消除车辆动力冲击的影响,提高了荷载识别精度;荷载识别结果以置信区间形式呈现,可量化荷载识别结果的不确定性;贝叶斯方法能够识别出最佳误差模式,进一步提升了荷载识别的鲁棒性。

车辆荷载作用下埋地管道动力响应分析

铺设在农田、荒地的埋地管道容易受地面车辆荷载的影响,管道在其作用下一旦达到强度极限就会产生安全问题。本文建立车-管-土耦合模型,分析车辆荷载作用下埋地管道的动力响应,得到不同时刻埋地管道的应力分布规律。再建立管道减荷有限元模型,分析不同轮压下承压板宽度对管道减荷的效果,得到管道中部等效应力与承压板宽度的对应关系。结果表明:埋地管道任一点处的力学响应与车辆荷载作用点的距离成负相关,承压板宽度与其对埋地管道的减荷效果成正相关,不同宽度的承压板存在承载力极限。该研究结果为车辆荷载作用下埋地管道的减荷提供了参考依据。

车辆荷载作用下钢结构厂房微振动反应的数值模拟及TMD减振控制研究

目的 使用TMD减小车辆荷载作用下钢结构厂房产生的振动响应,进而保证厂房内精密仪器正常使用并延长其使用寿命。方法 基于Midas Gen软件建立钢结构厂房,考虑时速40 km/h、60 km/h的5t卡车及时速60 km/h的5 t卡车与火车共同作用下的三种工况,对钢结构厂房进行激励。结果 TMD的质量比宜选择0.05,设置于响应最大处。三种车辆荷载激励下的平均加速度减小幅度可达到45.81%,平均速度减小幅度可达到20.88%。结论 TMD的质量比越大,对于钢结构厂房竖向振动的减振效果越好;且随着质量比的增大,减振率上升程度趋近于平缓。TMD放置于响应最大处的厂房减振效果要好于放置于靠近激励处。TMD的刚度越大,厂房竖向振动的微振动控制效果越好;随着TMD的刚度增大,减振率上升程度趋近于平缓。

桥梁车辆荷载效应外推组合极值方法适用性比较研究

桥梁车辆效应包括加载长度较长的整体效应和较短的局部效应,效应极值可能受到多个加载事件的影响,目前多采用组合广义极值法和组合广义帕累托分布法推定其效应极值。组合极值方法能够很好地解决传统极值理论不适用于非同一底分布样本的问题。为了进一步明确两种组合极值方法在各种车流场景中的适用范围,结合不同交通状态下的模拟车流以及某大跨径悬索桥中的主缆轴力和跨中吊杆轴力两种效应,在分析两种方法假定和算法的基础上,计算了不同加载长度下的效应极值推定结果,并对其影响因素、适用范围以及规律进行了讨论。结果表明:组合广义极值方法对样本量变化与底分布拟合较敏感,在样本量有限的情况下采用组合广义帕累托分布法更合适,在样本量充分的情况下采用组合广义极值方法计算更简便。当样本量充足时,长加载长度效应极值推定中各事件单独作用下的分布拟合曲线不存在交叉区域,其在多事件混合情况下的组合外推极值直接由控制性事件(高峰状态)产生的效应决定。

用于大跨悬索桥吊索疲劳分析的车辆荷载加载方法研究

【目的】车辆荷载是桥梁结构分析研究的重要因素,中小跨径桥梁的车辆荷载加载方法比较成熟,因此对大跨径桥梁疲劳分析车辆荷载的加载方法的研究十分必要。【方法】根据国内外研究方法和工程实际情况,选取运营期悬索桥的吊索进行研究,利用有限元模型进行验证,对比分析不同车辆加载对桥梁结构的影响。【结果】根据分析结果,提出了一种适用于大跨悬索桥吊索疲劳分析的车辆荷载加载方法。【结论】提出较为适用的加载方法和分析要点,有利于指导悬索桥吊索疲劳荷载研究,具有较好的应用价值。

钢箱梁斜拉桥等效疲劳车辆荷载模型分析

为了调查长江中下游地区跨江大桥的车辆荷载运行特性,首先,以某一钢箱梁斜拉桥为例,分析大桥1 a实测交通流特性,得到相关轴型车辆的轴距、车辆质量及轴重分布;其次,基于损伤等效原则计算大桥各轴型车的等效疲劳车辆荷载模型;最后,对我国钢桥规范提供的疲劳荷载模型Ⅲ进行修正,提出适用于同区域类型桥梁的标准疲劳车。研究结果表明:大桥呈现交通流量大、货车载重高及超载现象普遍的特征;等效疲劳车辆荷载模型可简化为6种车型,等效车辆质量大于10 t的疲劳车辆占比高达85.9%,其中6轴车在疲劳损伤中占主导地位;提出的疲劳标准车是1辆质量为64 t的4轴车,单轴重为16 t;国外规范疲劳标准车引起的疲劳损伤均低于本文实际疲劳标准车引起的疲劳损伤;对于顶板U肋连接细节,顶板厚度增加2 mm可至少降低疲劳损伤46.4%。

基于长期监测的车辆荷载效应时变极值预测

为建立准确合理的车辆荷载效应极值的概率模型,基于现有的车辆荷载效应极值理论和极值模型,提出一种新的预测模型——区组超阈值模型。首先,采用阈值模型,充分利用已有的监测信息建立相应的超阈值模型;其次,研究超阈值模型和区组最大值模型之间的参数关联,通过点过程构建2种模型之间转换的桥梁,由已建立的阈值模型推导区组最大值模型,进而得到任意使用年限内车辆荷载效应的最大值模型;最后,检验所建立的区组超阈值模型,并结合桥梁的设计使用年限,利用模型外推了10、40、70、100 a车辆荷载应变的概率密度。对某斜拉桥跨中截面5个钢纵向传感器所采集的数据进行建模分析,结果表明:模型诊断图中的P-P图和Q-Q图都具有非常良好的线性,经验重现水平所描绘的点均在重现水平的置信度为95%的置信区间内,经验概率密度直方图也与相应的GP分布完美拟合,均证明模型能够很好地模拟和预测实际车流作用下的车辆荷载效应极值。