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桥梁运营荷载状况研究

作　者: 王硕
导　师: 陈惟珍
学　校: 同济大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 车辆荷载荷载效应蒙特卡洛模拟可靠度理论限载
分类号: U441.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 458次
引　用: 26次
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内容摘要

基于可靠度理论的桥梁设计要求同时考虑指定结构作用与抗力的统计分布，通过计算极限状态方程才能得到结构的可靠度。目前在桥涵设计的科研领域中，对材料和结构体系的研究占主导地位，而对于车辆荷载和以及车辆荷载效应的研究却相当少。在考虑到车辆荷载时，通常认为按照桥涵规范中规定的车辆荷载进行计算就足够了。由于车辆荷载的随机性的特征，要精确计算车辆荷载效应有很大的难度。为了能够完善地评估桥梁结构运营状态，应该知道桥梁的实际交通荷载及这些荷载是如何分配给桥梁构件的。本文通过对上海市车辆荷载情况的调查和统计分析，建立了上海市城市桥梁交通荷载模型，并利用此模型对典型桥型进行了可靠度评估和限载研究。具体工作包括以下几个方面： (1) 车辆荷载调查通常采用滤过复合更新过程来模拟车辆荷载随机过程，因此本文车辆荷载的调查包括车辆间距和车重调查两个方面。利用统计分析方法对车辆间距和车重样本数据进行处理，得到了它们的分布特征。 (2) 建立交通荷载模型在车辆荷载调查结果的基础上，利用蒙特卡洛数值模拟方法模拟荷载流，建立实桥交通荷载模型。 (3) 实桥可靠性分析和限载研究选取七种典型中小跨径桥型，利用实桥交通荷载模型对其进行荷载效应计算，根据荷载效应最大值分布进行可靠性评估。最后，利用对实桥交通荷载模型进行修改试算的方法对这些桥梁的限载进行了研究。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第1章引言  12-25
  1.1 问题的提出  12-15
  1.2 国内外研究现状  15-22
    1.2.1 各国桥梁设计车辆荷载  15
    1.2.2 动态称重设备WIM的发展现状  15-17
    1.2.3 相关研究成果  17-22
  1.3 本文工作  22-25
    1.3.1 研究内容  22-23
    1.3.2 技术路线  23-25
第2章车辆荷载统计分析理论  25-41
  2.1 概率统计基本知识  25-30
    2.1.1 随机变量及其概率分布  25-26
    2.1.2 常用的概率分布  26-28
    2.1.3 K-S检验方法  28-29
    2.1.4 最大值分布  29-30
    2.1.5 蒙特卡洛数值模拟方法  30
  2.2 车辆荷载研究既有理论  30-41
    2.2.1 交通流理论  30-34
    2.2.2 穿越次数和莱斯公式  34-36
    2.2.3 车辆荷载横向分布  36-39
    2.2.4 大跨度桥梁荷载效应  39-41
第3章车辆荷载调查  41-57
  3.1 车辆荷载随机过程  41
  3.2 车头间距的调查  41-47
    3.2.1 交通信息无线采集系统  41-44
    3.2.2 交通流数据的处理  44-45
    3.2.3 运行状态划分  45-46
    3.2.4 车头间距分布  46-47
  3.3 车重调查  47-56
    3.3.1 车辆称重系统  47-48
    3.3.2 道口车辆查询系统  48-50
    3.3.3 各种车型车重数据处理方法  50-52
    3.3.4 二货车型车重分布  52-53
    3.3.5 三轴四轴货车的车重分布  53-55
    3.3.6 五轴六轴货车的车重分布  55-56
    3.3.7 客车及一货车型的车重分布  56
  3.4 本章小结  56-57
第4章桥梁评估荷载及其效应  57-69
  4.1 模型车辆组  57-60
    4.1.1 十一个模型车辆组  57-58
    4.1.2 各车辆组的车辆模型  58-60
  4.2 荷载流模拟  60-62
    4.2.1 正态分布随机序列的生成  60-61
    4.2.2 车头间距和车重的模拟  61-62
  4.3 车辆荷载与可靠性评估  62-65
    4.3.1 结构可靠度的概念  62-63
    4.3.2 荷载标准值和重现期  63-64
    4.3.3 强度可靠性评估  64-65
  4.4 疲劳寿命评估  65-68
    4.4.1 疲劳荷载与应力历程  65-67
    4.4.2 应力谱与疲劳寿命评估  67-68
  4.5 本章小结  68-69
第5章桥梁限载  69-93
  5.1 理论框架  69-72
    5.1.1 项目背景  69
    5.1.2 桥梁可靠性分析及限载的目标  69-71
    5.1.3 限载方式的选择  71-72
    5.1.4 确定单车限载值的方法  72
  5.2 实例分析  72-91
    5.2.1 简支空心板梁桥  73-75
    5.2.2 简支T形梁桥  75-78
    5.2.3 连续箱形梁桥  78-80
    5.2.4 悬臂加挂孔梁桥  80-83
    5.2.5 析架桥  83-85
    5.2.6 吊杆拱桥  85-88
    5.2.7 斜拉桥  88-91
  5.3 城市桥梁限载建议  91-93
第6章结论和展望  93-95
  6.1 结论  93-94
  6.2 进一步工作的方向  94-95
致谢  95-96
参考文献  96-99
附录  99-101
  附录A MONTE-CARLO方法模拟车辆荷载流程序框图  99-100
  附录B 影响线加载方法求荷载效应最大值  100-101
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  101

桥梁运营荷载状况研究

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