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%。

重载交通路段公路车辆荷载模型及其效应研究

车辆荷载作为公路桥梁的基本可变荷载之一,在公路桥梁设计中占有很重要的地位。车辆荷载是变异性很大的随机变量,其大小与地区,时间有很大关系。山西省是煤炭大省,因车辆超载导致桥梁损伤的事情常有发生,本文依托山西省某一道路数据,建立实际重载交通作用下的车辆荷载模型,利用fortune语言编制程序并结合abaqus二次开发功能实现车辆在桥上的移动计算,并以晋南八政桥为计算对象,与公路Ⅰ级车辆荷载模型下产生的荷载效应相比较,利用经验分布函数方法计算得出范围内的荷载放大系数用于该重载交通桥梁设计和评估。研究表明:对于重载现象严重的地区来说,进行交通调查确定车辆荷载模型与规范对比来确定车辆荷载取值是有必要的,可以防止桥梁设计不足。本文对山西省八政桥计算得出,对于类似该桥这种车辆荷载状况的桥梁来说来说,采用公路Ⅰ级车辆荷载值的1.2~1.4倍进行桥梁设计更加安全。同时也应注意重载交通条件下桥梁正常使用的各项限值要求。

基于动态称重数据的中小跨径公路桥梁车辆荷载模型研究

以某中小跨径公路桥梁为工程背景,基于动态称重(Weight in Motion,WIM)系统实测数据建立了该桥梁的车辆荷载模型。结果表明,该桥梁实际车辆荷载为设计荷载的1.18倍,外推100年设计基准期车辆荷载计算结果为设计荷载的1.62倍。所提供的研究方法对桥梁车辆荷载模型的建立具有一定的借鉴意义。

基于WIM的新沂河大桥车辆荷载模型研究

为研究京沪高速（G2）沂淮段新沂河大桥的实际运行车辆特征及车辆荷载作用效应,基于动态称重（WIM）系统实测数据和动力影响线理论,计算该桥实际运行车辆参数的统计分布,得到不同荷载重现期内的车辆荷载效应最大值概率分布,从而建立实际运行状态下该桥的车辆荷载模型.分析该桥车辆荷载模型特征,结果表明：该桥车重在一般运行状态下服从三峰分布,密集运行状态下服从多峰分布；车间距在一般运行状态下服从威布尔分布,密集运行状态下服从伽马分布；动态称重系统分析结果与健康监测系统分析结果基本一致,该桥左、右幅实际车辆荷载分别为公路-Ⅰ级荷载的1.06～1.34倍和1.60～1.69倍.

利用动态称重技术的福建省重载交通公路车辆荷载模型

为建立适合福建省重载交通公路的车辆荷载模型,选取车流量大、重载货车比例高的沿海地区,布设2个动态称重(WIM)系统测点.通过对WIM系统长达30个月不间断采集的车流数据的统计分析,得到福建省典型重载交通公路车辆荷载的统计特征,并建立相应的车辆荷载模型.基于实测模型与现行规范汽车荷载标准,对典型公路简支梁桥和连续梁桥的汽车荷载作用效应进行分析,结果表明:采用公路-I级汽车荷载标准进行结构设计总体上是安全的,而采用公路-II级汽车荷载标准则偏于不安全.文中所建立的重载交通公路车辆荷载模型可供福建省公路桥梁设计或结构损伤验算时参考.

基于南京长江三桥的车辆荷载模型

为了满足南京长江三桥的技术状态评估和预测的需求,基于该桥收费站7年的称重数据库和桥面监控视频资料,根据不同的轴组类型对日常运营的主要车辆进行了车型划分.采用参数估计和非参数估计方法,建立了车辆质量、轴距、车型、轴重等车辆荷载模型中相关参数的数学模型.然后,基于泊松过程理论、Markov过程理论和车辆跟驰模型,对车辆荷载模型中的车速、车辆到达时刻等时变参数进行随机模拟.研究结果表明:多数车型质量分布为多峰分布,宜采用核密度估计法确定其统计模型;生成随机车辆时,需考虑车辆质量与车速、轴重等参数的相关性;采用M CM C法模拟得到的随机车辆车型分布近似于桥梁实际运营中的车型分布.

城市桥梁拥堵状况下车辆荷载模型及其对桥梁的影响研究

通过分析城市道路的车流分布特点,分别建立了小轿车、大型客车和重型车三类车辆模型,然后依据拥堵情况拟定针对城市桥梁拥堵的车辆荷载模型。通过实例计算,比较分析桥梁在设计状态下和拥堵状态下的荷载效应。计算表明,由小轿车和重型车组成的拥堵车辆荷载产生的荷载效应可能大于城A和城B荷载产生的效应,是影响桥梁安全的一个重要因素。

合肥市城市桥梁验算车辆荷载模型分析研究

文章通过对合肥市内几座代表性超载桥梁进行现场车辆超载情况的实地调查,以概率统计计算为基础,绘出荷载总重和轴重直方图,确定出了桥梁验算车辆荷载模型,得出超载车辆荷载最大值分布的0.95分位值作为合肥市桥梁验算车辆荷载标准。所建立的验算车辆荷载模型,可供合肥市及其他城市桥梁设计时参考。

基于实测数据的超限车辆荷载模型的建立

基于广西公路管理局提供的申请通行超限车辆数据表,采用双峰正态分布和对数正态分布建立了广西地区五轴和六轴超限车辆总重和轴距的概率分布模型;根据一元正态线性回归理论,建立了总重与轴重的线性回归模型;分析了超限车辆总重和轴距之间的相互关系。根据建立的超限车辆荷载模型,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法各随机生成了10000辆五轴、六轴超限车辆,通过对比随机生成的超限车辆与实际超限车辆对中小跨径简支梁桥产生的跨中最大弯矩效应,验证了按照本文方法建立的超限车辆荷载模型用以模拟实际超限车辆的可行性,同时也为广西地区五轴、六轴超限车辆过桥时,桥梁的安全评估研究提供了车辆荷载数据基础。

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的北京市G103国道车辆荷载模型研究

为了评估北京市G103国道上在役桥梁的承载能力，需要对实际交通流作用下的公路桥梁车辆荷载模型进行研究。笔者基于动态称重系统WIM实测的交通轴载数据，结合JTJG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》和JTJD62-2004《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》中车辆荷载模型的建立方法，对车辆总重、轴重等参数进行统计分析，拟定符合北京市G103国道实际交通状况的车辆荷载参数，并提出了2-1-3轴型的典型6轴重型车辆荷载模型。在此基础上，分别采用实测车辆荷载模型和规范车辆荷载模型对大柳树2号桥梁的车辆活载效应进行分析，结果表明：实测车辆荷载模型各参数均与规范建议值有较大差异，其车辆活载效应比规范车辆荷载模型的计算结果增加了20％-50％，超重车辆对在役桥梁安全性能存在较大威胁．

高速公路桥梁车辆荷载模型及其应用研究

为探索高速公路桥梁车辆荷载模型的建立方法,选取了沈海高速(G15)福宁段下白石特大桥,基于动态称重(WIM)系统监测信息,在统计分析通行车辆连续到达车间距、车重等信息的基础上,对下白石大桥车辆荷载效应进行了分析,基于分析结果建立了下白石大桥车辆荷载模型,并将该模型应用于真实桥梁的车辆荷载效应评估。研究表明:基于平衡更新过程和荷载等效的车辆荷载理论具有一定的合理性,所建立的车辆荷载模型能够用于既有桥梁的承载能力分析。

高速公路桥梁车辆荷载模型及疲劳损伤评估

针对高速公路桥梁,提出了一种利用高速公路收费站称重系统的荷载数据建立桥梁的车辆荷载模型和疲劳损伤评估方法。以某高速公路的一座总跨径为810m的预应力混凝土连续刚构桥为例,对与该桥相关的收费站交通监测数据进行筛选,得到了经过该桥的车辆交通记录,经过统计确定22种典型车辆。进一步归类,按照miner等效疲劳损伤原理,得到了9种代表车辆荷载模型。最后,利用荷载频值谱评价各类代表车辆对桥梁损伤的影响。结果表明,六轴车的出现频率为6%,但其造成的疲劳损伤占所有车辆造成的疲劳损伤的58.7%,是引起桥梁疲劳损伤的主要车型。

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。

拥堵运行状态下新沂河大桥车辆荷载模型

为了分析拥堵运行状态下桥梁车辆荷载,基于动态称重系统(WIM)监测信息,考虑车重和总轴距参数的相关性,研究拥堵运行状态下新沂河大桥车辆荷载模型。首先基于期望最大化算法(EM法)进行车重和车重集度的边缘分布拟合,运用Copula理论进行模型的选择,并运用随机数生成方法得到拥堵运行状态下的随机车流;其次基于平衡更新过程理论和桥梁影响线,推导不同评估基准期内车辆荷载效应最大值分布函数,对新沂河大桥在拥堵运行状态下的车辆荷载效应进行了研究。结果表明:考虑车辆参数相关性后,拥堵运行状态下车辆荷载模型比不考虑相关性时要大10%;对于新沂河大桥来说,拥堵运行状态是一种比较危险的状态,左幅的荷载等级达到了公路-Ⅰ级的1.8倍,右幅的荷载等级达到公路-Ⅰ级的2.1倍;该研究可为桥梁养护管理和拥堵应急处置提供参考。

基于GPS的大跨斜拉桥车辆荷载模型

以江苏沿海高速灌河大桥为背景工程,尝试基于GPS监测数据建立斜拉桥实际运行车辆荷载模型。首先基于响应面模型修正方法建立灌河大桥基准有限元模型,计算得到其关键截面位移影响线;然后基于动态称重系统(WIM)数据和广义极值模型(GEV),以及基于GPS测量信息和广义帕累托模型(GPD)分别计算出实际车载位移标准值;最后以实际位移标准值和规范标准车载作用下的位移值的比值乘以规范标准车道荷载,将其作为灌河大桥实际运行车辆荷载模型。研究结果表明:基于GPS得到的灌河大桥实际运行车辆荷载为公路-I级的70%左右,基于WIM系统得到的实际运行车辆荷载为公路-I级的71%左右,两者较为吻合;半年多的实际监测表明,灌河大桥实际运行车辆荷载并未超出设计荷载标准;基于GPS系统监测数据建立实际运行车辆荷载模型的方法具有直接、简单、高效等特点,可以作为计算既有桥梁实际运行车辆荷载的方法之一,但要注意其数学模型的选择与检验。

公路桥梁长加载区间的多车道车辆荷载概念模型

高速公路多车道荷载及其响应的差异一直是桥梁设计与研究关注的重点,目前的多车道荷载模型对这种差异表述不合理,特别是长加载区间效应.选取2009~2013年实测的2车道和4车道28d自由通行的WIM（Weigh-in-motion）数据,研究车辆的车道选择和荷载的空间分布特性,分析长加载区间的多车道荷载响应,提出了考虑多车道荷载模型的新思路,并校核了该概念模型的系数取值.研究表明,应选用至少3周以上数据进行车辆及荷载分析才具有统计意义,多车道中各分车道的车辆及荷载分布具有显著差异,我国规范基于车道荷载同分布的假定不成立.车道荷载分位值差别显著,而最大值却大致相同,说明多车道荷载模型无法兼顾不同加载区间的修正要求.长加载区间上分车道荷载响应之间的比值趋于稳定数量关系,表明各车道不仅不能达到相同水平极值,且不能同时达到.推荐的多车道概念模型能科学考虑长加载区间上分车道及总车道响应极值的关系,更具工程意义,校核的系数表明推荐模型合理可用.

基于车辆荷载模型的斜拉索索力随机模拟及疲劳分析

为了满足斜拉索状态评估和养护管理的需求,提出基于车辆荷载模型的斜拉索疲劳寿命分析方法。以桥梁收费站的静态称重数据和桥面监控资料为依据,采用极大似然估计和最大期望(EM)算法,建立了12类车型及车重、轴重、车速等相关参数的车辆荷载统计模型。基于Monte-Carlo方法、泊松过程理论和车辆跟驰模型,编写计算程序进行随机车流仿真分析,随机生成车辆荷载的作用位置和大小,并在影响线上加载得到活载索力时程,将其与长期监测系统得到的实测活载索力时程进行对比分析,验证了该模型的有效性。然后,考虑车辆荷载模型的长期趋势,结合腐蚀斜拉索的应力-疲劳寿命(S-N)曲线和Miner线性累积损伤理论,分别对未腐蚀和腐蚀2种情况的斜拉索长期性能进行了分析与预测。研究结果表明:各车型质量统计数据呈现多峰分布特征,建立随机车辆荷载模型时,宜采用混合分布模型,并考虑车重与轴重之间的相关性;建立的随机车流仿真模型计算得到的活载索力与实测活载索力具有较高的相似度,相对熵(KL)散度在0.1左右,证明该模型能较为准确地模拟实际的交通荷载流,可用于进一步的分析和预测;腐蚀是影响斜拉索疲劳寿命的重要因素,根据试验桥的分析结果,未腐蚀的斜拉索基本不存在疲劳问题,但腐蚀使斜拉索的疲劳寿命迅速降低,甚至会发生早期断裂。

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。

基于申请通行记录的桥梁超限车辆荷载统计模型

根据广西区申请通行的超限车辆数据信息,基于概率统计理论,采用双峰正态分布和对数正态分布建立了该区五轴和六轴超限车辆总重和轴距的概率分布模型;根据一元正态线性回归理论,建立了总重与轴重的线性回归模型;分析了超限车辆总重和轴距之间的相互关系。根据建立的超限车辆荷载模型,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法各随机生成了10 000辆五轴、六轴超限车辆,通过对比随机生成的超限车辆与实际超限车辆对中小跨径简支梁桥产生的跨中最大弯矩效应,验证了按照本文方法建立的超限车辆荷载模型用以模拟实际超限车辆的可行性,同时也为五轴、六轴超限车辆过桥时桥梁的安全评估提供了基础数据。