【摘 要】
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重车的反复作用会对桥梁结构造成不可恢复的累积疲劳损伤并降低桥梁的耐久性。此外,车辆超限通行将进一步造成桥梁结构的承载能力劣化并缩短桥梁使用寿命,导致桥梁维修加固费用增加。因此,确定合理的桥梁限载值对于提高桥梁安全性能及经济效益都具有重要意义。本文围绕中小跨径钢筋混凝土桥梁的车辆限载问题,考虑桥梁结构的安全性以及桥梁维修加固的经济性开展了车辆限载研究,主要研究内容包含以下四个部分:(1)采用数理统计
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重车的反复作用会对桥梁结构造成不可恢复的累积疲劳损伤并降低桥梁的耐久性。此外,车辆超限通行将进一步造成桥梁结构的承载能力劣化并缩短桥梁使用寿命,导致桥梁维修加固费用增加。因此,确定合理的桥梁限载值对于提高桥梁安全性能及经济效益都具有重要意义。本文围绕中小跨径钢筋混凝土桥梁的车辆限载问题,考虑桥梁结构的安全性以及桥梁维修加固的经济性开展了车辆限载研究,主要研究内容包含以下四个部分:(1)采用数理统计方法对湖南省某地区的车辆动态称重(Weigh-In-Motion,WIM)数据进行了处理,并获得了该区域的车辆荷载谱。基于获取的车辆荷载谱,分析了单车作用下典型简支梁桥的桥梁跨中响应。计算了不同日均交通量及车辆总重限值下的车辆荷载效应,并将结果与根据我国桥梁设计规范确定的车道荷载效应标准值对比。研究表明,荷载效应比随日均交通量的增加而增大,随限载值的降低而显著减小。(2)提出了一种基于疲劳可靠度理论确定钢筋混凝土桥梁限载取值的方法。以一座跨径为20m的钢筋混凝土桥梁为例,分别研究了具有轻载特征及重载特征的交通荷载作用下,桥梁疲劳可靠指标随日均交通量及超限车过桥违规率的变化关系。参照现有限载规范,对比分析了每种类型车辆取不同总重限值以及所有车型取统一总重限值等两种限载取值方式下的桥梁疲劳可靠度。此外,基于疲劳可靠度分析结果,确定了能使钢筋混凝土桥梁疲劳可靠度在设计使用年限内可达到目标可靠指标的车辆总重限值。(3)基于本文第2章的实测车辆动态称重数据,以一座典型的钢筋混凝土简支T梁桥为例,研究了桥梁承载力可靠度及其年均加固费用与车辆轴限值的关系。结果表明:对桥梁进行限载可以减缓桥梁可靠指标的下降速率;采用三种常见的方案对桥梁进行加固后,桥梁剩余使用寿命随轴限值的提高均呈现明显的下降趋势,而桥梁年均加固费用将随轴限值的提高呈指数型增长。(4)提出了一种综合考虑承载力可靠度及疲劳可靠度的钢筋混凝土桥梁限载分析方法。以一座典型的钢筋混凝土简支T梁桥为研究对象,分别选取了具有轻载特征及重载特征的车辆荷载谱,研究了桥梁承载力可靠指标及疲劳可靠指标随轴限值和日均交通量的变化关系。以桥梁承载力可靠指标及疲劳可靠指标同时满足设计使用年限内达到目标可靠指标为目标,确定了车辆轴重及日均交通量限值。
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