随机车载激励的斜拉索非线性振动响应极值预测

为了预测随机车辆荷载作用下斜拉索非线性振动的响应极值,采用蒙特卡罗随机抽样法生成随机车流荷载,求解随机车流荷载在斜拉索梁端和塔端产生的位移;将索端车致位移作为斜拉索的外部激励输入,采用龙格-库塔数值方法求解斜拉索的非线性空间耦合振动响应;基于经典Rice公式极值预测理论,提出随机车载激励的斜拉索非线性振动响应极值预测方法。实际工程的应用结果表明:车辆荷载为斜拉索的梁端提供了较大的竖向和纵向位移激励,为塔端提供了较大的纵向位移激励,其对拉索的轴向和面内振动响应影响较大,对拉索的面外振动响应影响较小;斜拉索的车致振动响应极值随着车流密度和重现期的增大而增大;经典Rice公式对斜拉索车致振动响应界限跨阈次数的拟合效果很好,提出的斜拉索非线性振动响应极值预测方法有效可靠且在工程实践中应用方便。

随机车载下的桥梁车致位移极值预测

为了准确预测随机车辆荷载作用下的桥梁车致位移极值,本文充分考虑过桥车辆的随机性特征,采用蒙特卡罗随机抽样的方法建立随机车流荷载模型;基于经典Rice公式极值预测理论,给出公路桥梁车致位移极值的预测方法。实际工程的应用结果表明:经典Rice公式对桥梁车致位移界限跨阈次数的拟合效果很好,提出的桥梁车致位移极值预测方法有效可靠且在工程实践中应用方便。中小跨径桥梁在随机车载作用下的位移界限跨阈率取决于过桥车辆数量,受过桥车辆间距的影响较小。桥梁车致位移极值随着重现期的增加而增大,梁式桥边梁的车致位移极值和位移首超失效概率大于其他主梁。

运营车辆荷载发展变异及其对中小跨径拱桥受力影响的模拟分析

根据京珠高速公路南段某一收费站口的车辆荷载称重数据,分别以极值I型分布及Rice公式外推来预测在规定重现期内可能出现的车辆荷载最大值,在此基础上,对40m跨径的拱桥结构产生的拱顶正弯矩及拱脚负弯矩效应进行了计算,与现行规范中的设计荷载在桥梁上所产生效应值进行对比,旨在为我国公路桥梁车辆荷载标准的研究修订,以及车辆荷载分析提供参考。

斜拉索车致荷载效应极值计算方法研究

为计算斜拉索在未来服役期的车致荷载效应极值,基于经典Rice公式理论,提出斜拉索车致荷载效应极值计算方法。该方法首先采用蒙特卡罗随机抽样法生成过桥车流荷载;然后利用影响线加载的方法求解斜拉索的车致荷载效应应力时程,并拟合Rice公式的最优参数;最后对斜拉索的车致荷载效应极值进行计算。采用该方法对杭瑞高速鄱阳湖二桥斜拉索车致荷载效应极值进行分析,结果表明:斜拉索车致应力受车流状态的影响较大,其随车流密度的增大而增大;经典Rice公式对斜拉索车致应力年跨阈率的拟合效果较好,提出的斜拉索车致荷载效应极值计算方法应用方便;斜拉索车致应力极值随重现期和交通量增长率的增加而增大,且密集车流对斜拉索车致应力极值的影响较大;在目前的随机车流荷载作用下,斜拉索失效概率较小,最长的Z18号斜拉索在设计使用年限20年内的应力极值为51.69 MPa,失效概率为4.6×10^(-3)。

实际车流荷载作用的混凝土梁桥可靠度评估

为了对在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率进行评估,首先,基于实测随机车流数据,采用蒙特卡罗随机抽样的方法建立随机车流荷载模型;然后,基于经典Rice公式,建立桥梁车致荷载效应极值的概率分布模型;最后,考虑桥梁抗力的逐年退化,基于结构可靠度理论,详细给出了在役混凝土梁桥在未来服役时间内的可靠度评估方法及步骤。实际工程的应用结果表明:(1)经典Rice公式对桥梁车致弯矩界限跨阈率的拟合效果很好,依此建立的桥梁车致弯矩极值概率分布模型有效可靠;该研究给出的在役混凝土梁桥可靠度评估方法在实际工程中应用方便,可获取在役混凝土梁桥在未来服役期的承载力失效概率、承载力达到目标可靠指标的时间节点及桥梁可靠性能冗余度;(2)中小跨径混凝土梁桥在随机车流荷载作用下的弯矩界限跨阈率取决于过桥车辆数量,而受车辆间距的影响较小;(3)随着桥梁服役时间的增加,桥梁车致荷载效应极值的均值增大,标准差逐渐减小;桥梁抗力的均值和标准差随着桥梁服役时间的增加而逐渐减小;(4)混凝土梁桥中直接承受车辆荷载作用的主梁,其承载力失效概率大于非直接承受车辆荷载作用的主梁,其中边梁承载力失效概率最大;(5)混凝土梁桥的承载力失效概率随着抗力退化速度的增大而增大,抗力低速退化的承载力失效概率是抗力不退化承载力失效概率的4.88倍;(6)为保证在役混凝土梁桥的运营安全,建造时应该提高边梁的安全储备,管养时针对重型货车出现频率较高或恶劣使用环境的桥梁,可以因地制宜地采取相应的政策进行干预。

计重收费模式下运营车辆荷载发展变异趋势的预测分析

本文针对在广东省境内京珠高速公路运营车辆荷载的现状,基于该高速公路的某收费站口的实测动态称重数据,统计分析了车辆荷载的车重和轴重的数字特征,用加权的三峰正态分布函数拟合及描述运营车辆荷载总体的概率密度分布模型,并与计重收费前的佛开高速公路数据进行了对比,反映了计重收费模式对车重的控制有明显的限制作用。本文利用Rice公式外推理论,统计分析车重、轴重出现的穿越率,进而构建了计重收费模式下京珠高速公路运营车辆荷载的车重、轴重发展变异趋势的表达式,最后利用穿越率与重现期的关系,对任意重现期下的车重、轴重最大值进行外推计算,预测车重、轴重的最大值。本研究对当前车辆超载轴重变异的评估、计重收费模式的完善和既有桥梁的维护提供一定的参考价值。

桥梁特定重现期内汽车荷载效应极值外推方法研究

为准确估计特定重现期内汽车荷载效应的极值,本文通过生成服从正态分布的随机数得到一年的汽车荷载效应样本,使用Rice公式及极值统计两种方法分别外推各重现期内汽车荷载效应的最大值;通过将外推结果与荷载效应样本总体的极值进行比较,并将两种方法的外推结果进行相互之间的对比发现:Rice公式及极值统计两种方法均能够较为准确地预测出设计基准期内汽车荷载效应极值,相比之下,Rice公式外推方法相对复杂,但可以取得比极值统计法更高的外推精度,后者则可以通过增加样本数量的方法提高其外推结果的精度。