基于车辆WIM监测数据的大跨桥梁作用效应极值分析

发布时间：2022-02-16 08:36

　　在中国交通荷载急剧增长的现实情况下,重载交通下既有桥梁的结构安全问题日益突出。为了推测实际车流长期作用下的桥梁最大荷载效应,提出了基于随机车流的桥梁作用效应极值概率分析方法。首先,基于某高速公路车辆的动态称重数据建立了随机车流荷载模型,并提取了关键车队加载工况;其次,模拟了某悬索桥的车桥耦合振动效应的位移时程曲线,建立了最优的Rice界限跨阈率模型;最后,分析了交通量线性增长对桥梁极值的影响,校验了设计作用标准值。数值分析结果表明:Rice界限跨阈率模型可捕捉车辆荷载的动力效应,从而实现动力效应极值分析;当交通量的年线性增长率为4%时,桥梁位移极值增加约7.7%,极值增长速率逐步降低;在设计标准值的1950年重现期条件下,某悬索桥的位移极值上限为1.9 m,满足变形上限L/300的要求。 

【文章来源】：中外公路. 2020,40(03)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

车流参数的概率分布

随机车流采用Monte Carlo抽样(MCS)模拟得出,关键步骤如下:首先,基于MCS方法生成各个车辆的全局参数,包括车型、行驶车道、行驶速度和车重;其次,根据车距概率密度函数抽样生成前后两辆车的间距;最后,通过桥梁影响线加载方法筛选出关键荷载工况。将随机车流矩阵以图形的形式表示,如图2所示,图中的每个点表示1辆车,车型采用不同类型的点符号区分,横坐标为车辆到达时间和行车道,纵坐标为车重。大跨桥梁主梁的影响线较长,多车效应显著,因此需考虑桥梁上所有车辆的作用效应,巨大的车流数量将导致荷载效应分析耗时长。由于极值概率分析仅需每日荷载效应的一个最大值,因此仅需识别产生最大荷载效应的关键荷载工况。基于以上过程,可高效筛选出关键荷载工况。由于实测车流量的密集状态时长约为10 h,因此该文将1 d的车流时长等效为10 h。采用影响线加载方法识别出日随机车流样本中的关键荷载工况,如图3所示。

Rice提出的跨阈率方法是根据随机过程与界限的跨越次数建立概率模型,用于随机过程极值外推分析,其原理见图4。值得说明的是,该方法仅适用于高斯平稳随机过程。文献[19]等已证明由于大跨桥梁影响线较长,受多个随机变量影响,可假定为高斯平稳随机过程。因此,该文采用界限跨阈率方法建立随机车载下大跨桥梁作用效应的极值概率模型。图4 界限跨阈率原理

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实测车流的中小跨径桥梁车载动力效应极值研究[J]. 邓可,杨永红,鲁乃唯,任开亮,肖新辉.  中外公路. 2019(05)
[2]新旧规范中交通荷载分析方法对比分析[J]. 梅朝.  中外公路. 2019(01)
[3]随机车流作用下拱桥荷载效应极值外推与校验[J]. 李元吉,鲁乃唯,罗媛,张亚海.  中外公路. 2018(04)
[4]交通量持续增长下大跨桥梁时变极值外推分析[J]. 鲁乃唯,刘扬,NOORI Mohammad.  工程力学. 2018(07)
[5]大跨钢桁梁悬索桥风-车-桥分析系统建立与可视化实现[J]. 韩万水,刘焕举,包大海,黄平明,袁阳光.  土木工程学报. 2018(03)
[6]随机重载车辆作用下简支梁桥疲劳可靠度评估[J]. 罗媛,颜东煌,袁明,鲁乃唯.  中外公路. 2017(03)
[7]基于实测车流的钢桥面板疲劳可靠度评估[J]. 刘扬,鲁乃唯,邓扬.  中国公路学报. 2016(05)
[8]拥堵运行状态下新沂河大桥车辆荷载模型[J]. 宗周红,杨泽刚,夏叶飞,袁微微.  中国公路学报. 2016(02)
[9]超重车辆对公路桥梁安全性的影响[J]. 李松辉,徐忠燕,蒋含莞.  公路交通科技. 2015(09)
[10]不同跨径桥梁车辆荷载分项系数及可靠度[J]. 杨晓艳,贡金鑫,冯云芬.  中国公路学报. 2015(06)



本文编号：3627663