原文传递
基于动态称重系统的桥梁车辆荷载模型及承载力评估研究
| 论文题名： | 基于动态称重系统的桥梁车辆荷载模型及承载力评估研究 |
| 关键词： | 动态称重系统;既有桥梁;车辆荷载模型;疲劳荷载谱;承载力评估;有限元模型 |
| 摘要： | 对既有桥梁而言，车辆荷载的长期作用是引起其疲劳、局部损伤、老化、可靠度减低等的重要原因。因此，开展既有桥梁实际运行车辆荷载模型的研究，既保证了桥梁运营的安全性，又为桥梁设计、评估与维修加固等提供依据，具有非常重要的理论意义和工程实用价值。 本文的主要工作如下: 1.以京沪高速G2（沂淮段）新沂河大桥为工程背景，安装了动态称重系统，运用Excel VBA编写程序处理了2012年5月～10月的车辆荷载数据，得到了新沂河大桥实际运行车辆荷载疲劳谱; 2.基于新沂河大桥竣工图纸，建立了该桥初始有限元模型，进而进行新沂河大桥环境振动测试，并利用三阶响应面方法对其进行了模型修正，得到反映新沂河大桥现状的较为准确有限元模型; 3.利用新沂河大桥修正后的有限元模型计算得到了其动力影响线，结合新沂河大桥动态称重系统与健康监测系统，对新沂河大桥车辆荷载模型进行了研究，评估其车辆荷载效应; 4.基于原设计规范（89规范）与新设计规范（04规范）进行了新沂河大桥承载能力验算，并结合新沂河大桥外观检查报告对进行新沂河大桥实际承载能力验算，再利用新沂河大桥修正后的有限元模型进行了基于动力的承载能力评估，综合评估了新沂河大桥的承载能力。 得到的主要结论如下: 1.新沂河大桥各车道疲劳荷载谱与各代表车疲劳损伤贡献值基本保持稳定，并不随月份变化而有较大变化;在各车道疲劳荷载谱中，六轴车出现频率最大，且其疲劳损伤的贡献最大，总贡献占90％以上。 2.由新沂河大桥运行车辆荷载的统计特性，可知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;同时基于新沂河大桥动力影响线，得到实际的混合运行状态下不同荷载重现期的荷载效应最大值分布，推算出左幅实际车辆荷载为公路-Ⅰ级荷载的(1.06～1.34)倍，右幅为公路-Ⅰ级的(1.60～1.69)倍，与实际桥梁右幅比左幅病害严重的事实一致。 3.基于外观检查、环境振动测试以及响应面模型修正，建立了能较为精确地反映新沂河大桥现状的基准有限元模型，依据此进行的基于动力评估的结论与其他方法验算结论吻合，结果表明:新沂河大桥原设计结构满足原设计规范，但不满足新设计规范;考虑实际损伤后的实际结构也不满足新设计规范与《公路桥梁承载力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)的相关要求，在实际运行车辆荷载下桥梁安全状态堪忧。 |
| 作者： | 李峰峰 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 宗周红;孙大松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
