基于年均小时交通量的卡车荷载预测模型及其对桥梁疲劳损伤影响

车辆实测数据表明,车辆荷载存在明显递增趋势.利用中国安徽省某桥梁长期健康监测数据,定义年平均小时交通量(AAHT)来考虑交通量的周期性和季节性变化,并据此建立季节性差分自回归移动平均模型(SARIMA)模型对未来交通荷载进行预测.同时,基于实测卡车数据的关键参数统计结果,建立多种类型的卡车荷载模型,逐一加载到某T梁桥有限元模型上,研究卡车荷载的非平稳增长对结构疲劳损伤的影响.结果表明,基于AAHT的季节性差分自回归移动平均模型能够准确预测车辆荷载,且车辆的非平稳增长对桥梁疲劳损伤影响显著,考虑车辆荷载非平稳增长时桥梁的疲劳损伤度约为不考虑车辆非平稳增长时的1.7倍.     

重载铁路桥梁服役性能评估

从竖向刚度和平顺性二方面入手,考虑徐变、钢筋锈蚀等不同因素对时变刚度的影响,建立桥梁静活载产生的弹性挠度变形模型和恒载产生的长期挠度变形模型.将弹性挠度值和长期挠度值分别作为对竖向刚度和平顺性评估的指标,应用贝叶斯推衍模型,以先验模型为基础,融合t0时刻的工程检测数据,对t0时刻上述指标进行更新推衍并与允许值对比;以更新后的先验模型为基础,通过分析其变化趋势及与允许值间的关系,实现对重载铁路桥梁服役性能随运营时间演变的评估和预测.通过在工程实测中的应用表明评估结果与实际情况符合较好.     

一般大气环境中混凝土桥梁长期受力性能分析

一般大气环境中混凝土桥梁性能衰变与碳化和受力作用引起的材料损伤有较大的相关性.为定量分析这两种作用对混凝土桥梁长期性能的影响,总结归纳了材料损伤的数学模型,建立了混凝土桥梁长期性能演变分析方法,并编制了相应的有限元程序.以一座预应力混凝土简支梁为分析对象,研究模型梁在一般大气环境下的长期性能演变规律.结果表明,碳化作用和受力作用均对桥梁长期性能产生明显的影响,使截面有效受力面积减少,结构受力性能衰变;综合考虑碳化作用和受力损伤时跨中断面的截面损失率、挠度和抗弯承载力退化均大于仅考虑碳化作用时的情况.     

莆田市道路交通噪声变化趋势与相关性分析

基于莆田市2006~2015年道路交通噪声的监测数据,将每年的监测数据平均化处理,分析近10年噪声与交通量年变化趋势.着重从交通量方面研究交通噪声的影响变化,运用SPSS软件进行分析,发现等效声级与交通量对数关系最为明显,选取部分道路进行交通量与等效声级相关性分析,研究得出结论:对数交通量显著影响交通噪声.     

大跨V形刚构桥标高控制动态可靠性及灵敏度研究

提出基于响应面法进行大跨V形刚构桥标高控制动态可靠性及灵敏度分析的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合、标高控制动态可靠性评估和灵敏度分析.以镇大公路运河大桥为例,在考虑有关参数变异的情况下,对施工过程中的标高控制动态可靠性及可靠性灵敏度进行评估,定量分析了各结构参数对标高控制动态可靠性的影响.研究结果表明:大跨混凝土V形刚构桥施工监控过程中随着悬臂长度的增加,标高控制动态可靠性和可靠性敏感性绝对值变化较大,应根据动态可靠性分析结果确定施工过程中的挠度变化允许最大误差.     

用于桥梁结构挠度自动监测的新型传感技术

挠度是评价桥梁安全性和开展桥梁监测的重要指标.分析了用于桥梁结构挠度自动监测各种新型传感技术的基本原理、性能特点及应用范围,并对比这些传感技术的测量精度、测量方式和适用桥型等.结果表明,长期在线自动动态测量和大量程测量是未来桥梁结构挠度自动监测的发展方向.     

基于基准传递原理的桥梁挠度测试方法及试验研究

以基准传递原理为基础并结合桥梁挠度变形特点,提出了一种通过在梁体上布设连续连杆的挠度测试的新方法。为验证该方法,进行了一个空心板梁在温度及动载作用下的挠度测试试验,试验过程中测试了连杆中部与梁体的相对位移时程曲线,并对测试结果进行了加汉明窗的滤波得到了温度效应产生的梁体各测点的挠度变化值。结果表明依据基准传递原理进行桥梁挠度测试可以精确地同时对静、动态挠度进行测试,并能很方便的对单因素作用下的挠度进行分离,从而为桥梁的安全性评价和挠度长期健康监测提供可靠的数据。     

利用B-TBU模型评估桥梁状态的神经网络法

鉴于目前常用的桥梁状态评估方法存在较大的人为主观性和随意性,且无法考虑历史评估数据对当前状态的影响,因此不能准确地反映出桥梁当前的真实状态,依据贝叶斯推断中考虑先验信息影响的特点,提出了一种B-TBU模型的方法,在对当前状态的评估中,考虑历史评估数据的影响,对某座桥梁近20年的状态进行重新评估.评估结果表明:采用B-TBU模型方法可大幅度提高状态评估的准确性,使桥梁各年份状态评估的准确度均提高到90%以上;同时将BP神经网络、ELM神经网络等算法初步引入B-TBU模型,对该B-TBU模型方法进行训练学习.其结果表明,采用神经网络类方法,各年份状态评估的准确度也保持在80%左右.     

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

桥面铺装对中小跨径PC梁桥校验系数影响分析

为了研究中小跨径预应力混凝土梁桥桥面铺装层对桥梁结构荷载试验校验系数的影响,以114座预应力混凝土连续箱梁及空心板桥作样本,分别计算在不考虑桥面铺装、考虑一半铺装和考虑全部铺装下桥梁结构的横向分布系数的变化,基于不同的保证率给出了3种情况下桥梁结构应变和挠度校验系数的统计规律及统计参数,最后分析了铺装层对桥梁结构校验系数的影响程度,并提出了中小跨径预应力混凝土梁桥考虑铺装不同作用程度的常见校验系数范围.分析结果表明:混凝土铺装厚度对预应力混凝土梁桥横向分布影响很小,而对其结构校验系数的影响程度较大.对于预应力混凝土空心板桥,与不考虑混凝土铺装相比,考虑全部混凝土铺装时的应变校验系数提高约24%,挠度校验系数提高约45%;对于预应力混凝土箱梁桥,与不考虑混凝土铺装相比,考虑全部混凝土铺装时的应变校验系数提高约11%,挠度校验系数提高约21%.其结论可为同类梁桥荷载试验承载能力评定作参考.     

基于证据理论的连续刚构桥安全状态分级评估方法

针对连续刚构桥的安全评估问题，本文基于挠度监测数据，提出了基于证据理论的连续刚构桥安全状态分级评估方法。首先，建立了连续刚构桥的四级预警等级，并提出各等级预警阈值的获取方法，形成了分级预警框架；在此基础上，利用证据理论进行信息融合，借助欧式距离构建基本信度分配函数；然后，利用熵权法更新基本信度分配，再采用Desmpster合成规则融合评估结果，从而实现桥梁安全状态的分级评估。最后，通过实例分析，验证了所提方法的有效性和可行性。结果表明：所提方法能有效的结合多层次的预警信息，实现定性和定量评估的兼顾，达到桥梁状态的综合评价；案例桥属于1类评估等级，处于较好的运行状态。     

基于长期监测的大跨度悬索桥主梁活载挠度分析与预警

为保证大跨度悬索桥运营期的健康与安全,提出了一种主梁活载挠度提取和预警方法。通过分段线性趋势项剔除和整体4阶傅里叶级数拟合的方法提取主梁活载挠度,对主梁活载挠度进行概率统计特性分析,提出了挠度异常和挠度超标的分级预警策略。结果表明：短时间内温度挠度基本呈线性变化,通过剔除短时间内主梁竖向挠度线性趋势项,可以有效提取活载挠度。主梁日最大活载挠度的概率统计特性与正态分布吻合较好,可将异常概率为99.7%的活载挠度作为挠度异常判定值。根据活载挠度概率分布模型确定系数对挠度异常判定值进行修正,可以降低由于概率分布模型拟合误差引起的误报警。可见本文提出的方法可以有效提取主梁活载挠度。挠度异常和挠度超标两级预警阈值,分别从概率统计和结构安全两方面对主梁活载挠度进行预警,可以有效评估主梁健康状态。     

多车激励下波形钢腹板连续梁桥沥青铺装动力学响应

为研究多车激励作用下大跨径桥梁桥面铺装层的动力学响应,建立含有Fiala轮胎的多刚体实车模型以及大跨径桥梁有限元精细模型,考虑桥面随机不平顺激励,构建包含桥面铺装层的车-桥刚柔耦合系统动力学模型。计算准静态条件下桥梁控制截面的挠度,并与现场静载试验进行对比,验证了所建车-桥耦合模型的正确性与计算结果的有效性。研究不同编队多车荷载作用下波形钢腹板连续箱梁桥铺装的动力响应,不同工况对于车辆后轴悬架力和垂向轮胎力的影响,结果表明：多车荷载相比于单个车辆荷载所引起的动力响应更大,更容易引起桥面铺装和桥梁结构的早期损伤;在车辆数量相同、车速相同、前后车距相等的情况下,车辆行驶编队不同时所引起的桥面铺装层最大挠度、最大纵向应力和最大横向剪应力分别增大了19.7%、23.5%和8.0%,且最大纵向拉应力和剪应力均发生在防水混凝土-混凝土梁之间,容易产生早期疲劳开裂;车辆后轴悬架力随着载重增加而增大,垂向轮胎力随着速度和载重增加而增大。     

基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试

目前基于动挠度测试的混凝土梁桥承载力评定方法尚不完善,为了给现役桥梁的实际承载能力准确快速的评定提供科学准确的依据,客观地反映桥梁的实际运营状况,通过理论推导与室内试验相结合的方法研究了基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试。对于梁体激振源的振动频率、振动幅值、吊锤重量及钢丝绳长度4个变量,通过固定其中3个变量不动,改变其中1个变量,对比分析梁体动挠度与吊锤动挠度之间的关系,再与所推导公式对比分析。结果表明:基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试不仅与吊锤的质量、简谐荷载作用的时间有关,还与作用于梁体激振源的振动频率、振动幅值及钢丝绳长度有关。可见研究结果对基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试研究具有一定的实用性,为采用将测量装置置于测点处悬挂的重物下方来测量桥梁结构动挠度的方法提供一定的理论指导。     

交通流量增长下的空中管制安全风险预警及阈值确定

 中国民用航空运输量逐年增长,交通管制面对的安全风险压力不断上升。由于空中交通流量持续增加下安全风险的产生是一个相互作用、协同耦合的过程,因而具有明显的非线性、开放及动态特征,为实现预警管理的动态性和直观反映风险变量的系统关联性,利用系统动力学在时变性及非线性建模上的优势,构建空管安全风险动态预警模型。模型以管制飞行器流量增长为始点,以管制风险为终端界定内部指标变量,在结合实际调研及访谈的基础上,运用Vensim软件进行仿真分析。仿真实例有效预测了空管安全风险的预警状态值,并直观显示了相关影响因素在系统中的变化情况,在此基础上确定了主要预警指标的风险阈值。结果表明,运用系统动力学(SD)构建空中交通管制安全风险预警模型,可满足预警的动态性和系统性要求。     

移动车辆加载下梁桥挠度影响线识别与损伤诊断方法

为了解决桥梁实测时程响应中存在结构动力成分与车辆多轴效应干扰的问题,提出一种基于挠度影响线识别结果的简支梁桥损伤诊断方法。首先,通过变分模态分解与小波变换法对桥梁时程响应进行预处理,以实现桥梁实测响应动力成分剥离,进而建立多轴车辆信息矩阵和影响线识别模型,从而剔除桥梁实测响应中车辆多轴效应,采用Tikhonov正则化方法识别出桥梁准静态挠度影响线,最后利用影响线差值曲率指标对桥梁损伤进行定位。研究通过两轴和三轴车辆移动加载下的车桥耦合模型验证所提方法的可行性与有效性。研究表明：所提两种影响线识别方法有效、可靠,影响线识别效果受车速和车型的影响较小,其中变分模态分解方法在车辆高速行驶下识别桥梁影响线用于损伤诊断效果更佳。     

桥梁动挠度计算的加速度积分方法

车辆通过时桥梁动挠度的测量与加速度测量相比有很多困难,因此考虑由加速度积分求得桥梁的动挠度.车辆进桥时实测振动信号表明桥梁的初始状态不是完全静止的,初始加速度、速度均是未知量.文章对测试加速度进行减去均值处理以消除初始加速度的影响,根据车辆出桥后梁在平衡位置处振动的特性消除初始速度的影响.算例表明,常荷载通过桥梁时由加速度积分所得动挠度与精确解吻合得很好.现场实验表明,采用本文的方法对测试加速度积分计算桥梁的动挠度是可靠和可行的.     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样，结构轻柔，动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响，基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型，并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景，对随机车流进行模拟，考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用，建立车辆-桥梁动力平衡微分方程，验证车桥耦合振动模型，计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素；控制行车间距有利于控制桥梁位移；行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析

为研究三塔四跨悬索桥活载效应下的静力特性,拓展单跨悬索桥挠度理论公式,建立了多塔连跨悬索桥挠度理论非线性微分方程组,引入“代换梁法”求解方程组。基于MATLAB语言平台考虑了集中力引起的主缆水平力增量对影响线的非线性影响,开发出基于挠度理论的多塔连跨悬索桥内力线形的程序。研究结果表明:挠度理论解与有限元法的计算结果具有较好的一致性,位移相对最大偏差为5.3%,弯矩最大相对偏差为13.9%; 加劲梁最大挠度发生在两个主跨跨中处; 挠度理论的位移和弯矩大于有限元的计算结果,依此控制结构设计是较安全的。挠度理论在三塔四跨悬索桥设计中具有足够的适用性,可以应用在多塔连跨悬索桥的初步或者概念设计方面。     

大跨度钢管翼缘组合梁桥车桥耦合振动性能分析

为了研究钢管翼缘组合梁桥的动力性能,通过有限元软件ABAQUS建立了三维车桥耦合振动模型,采用了隐式动力学分析了路面平整度、车辆载重、速度、上翼缘钢管内填混凝土等级和含钢率等因素对管翼缘组合梁桥动力性能的影响,以及与管翼缘组合梁竖向刚度等效的工字钢梁和混凝土梁的动力性能,得出了以下结论：随着路面不平顺程度的增大,管翼缘组合梁的动力响应呈几何倍数增长,并且只有当路面等级为B时才与现行《公路桥涵设计通用规范》中公式计算的动力冲击系比较吻合;车辆载重与其跨中挠度呈线性相关;速度对其的影响比较复杂,当车辆速度超过60 km/h时,其动力响应随速度增大呈非线性增长;上翼缘内混凝土等级和含钢率对其动力影响极小;相对于等效工字钢梁和等效混凝土梁,管翼缘组合梁桥重量轻,整体弹性模量较小,同等荷载下跨中挠度比较大。通过上述的动力性能研究为以后大力发展此类型桥提供技术保障。