随机车流作用下曲线梁桥的倾覆风险研究

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我国曲线梁桥倾覆事故频发,造成了巨大的经济损失,并引起社会和政府的高度重视。曲线梁桥自身的结构特点和车辆荷载是导致事故发生的主要原因,本文将从这两方面出发完善曲线梁桥倾覆风险评估方法,保障桥梁的安全运营。运用动态称重系统(WIM)和视频监控技术对车流原始数据进行采集,获得的车流统计分布特征值作为蒙特卡洛法(Monte-Carlo)模拟随机车流的基础;随后运用有限元软件Midas Civil建立桥梁梁格模型,得到最不利加载车道下的支座反力影响线。在《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)抗倾覆稳定性系数计算方法的基础上进行一定的修改,以便于求解随机车流连续加载下桥梁的抗倾覆稳定性系数;根据影响线加载原理,在曲线梁桥上加载随机车流,绘制出曲线梁桥抗倾覆稳定性系数的分布直方图,并根据给出的倾覆评估方法对曲线梁桥进行倾覆风险评估,并对中度或中度以上倾覆风险的桥梁作防倾覆车辆限重研究。主要内容包括以下五个方面:(1)阐述了曲线梁桥抗倾覆稳定性和随机车流荷载模型的研究现状,给出了随机车流曲线梁桥倾覆风险评估方法的详细流程;介绍了车流荷载分析常用的几种概率分布类型及统计量的假设检验;(2)将某市主城区某桥头处基于动态称重系统(WIM)和视频监控技术采集的车流数据进行车流参数特征分析,根据蒙特卡洛法原理运用MATLAB分别对白天和晚上的车辆车型、车间距及车重等参数进行抽样,生成5万辆的随机车流,在Midas Civil中提取最不利加载位置的支座反力影响线,然后在影响线加载原理下计算各支座反力,并根据修改的抗倾覆稳定性计算方法求解连续车流加载下的抗倾覆稳定性系数;(3)提出一种定性的随机车流作用下曲线梁桥倾覆风险评估方法。在随机车流加载下得出抗倾覆稳定性系数分布直方图,运用函数拟合的方法得出安全系数不大于规范要求的2.5判定系数的概率值从而判断出该桥的倾覆风险指标;(4)对倾覆风险为中度或中度以上的桥梁,作抗倾覆车辆限重研究,制定出相对应的车辆限重吨位;(5)展开对某市主城区城市曲线梁桥的随机车流作用下曲线梁桥倾覆风险评估。
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