[00334011]基于结构可靠性理论的合肥地区既有桥梁限载标准研究

课题来源与背景 由于缺少桥梁限载的标准和依据,直接导致了限载标志的设置混乱。即便位于同一路线上,有的桥梁有限载,有的却没有;有限制质量的,也有限制轴重的;有限载远未达到设计荷载标准的,导致桥梁使用功能不能充分发挥;更有甚者,还存在限载远超设计荷载的,给桥梁安全运营制造了极大的安全隐患。 另一方面,超载现象普遍存在,也没有限制超载车辆违规通行的有效技术标准,管理部门无法落实桥梁限载的具体要求。为了应对日益严重的超载问题,合肥市甚至规定,城区的高架桥、立交桥和跨线桥一律禁止货车通行。这种一刀切的做法,既不符合货运通道网络化的城市交通规划要求,也无法适应中心城区道路应分时允许货运通行的实际需要。 以上种种,使得桥梁在使用过程中存在巨大的突发性安全隐患。 如何恰当合理地使用既有桥梁,做到既充分发挥既有桥梁的承载能力,满足现代物流发展的需要,又能保护既有桥梁的结构使用安全,不允许超载超限使用,是一项迫不及待需要研究的课题。 主要技术性能指标 1.实际车流参数的统计数据为之后随机车辆荷载流的模拟提供了拟合的依据,也为建立合肥地区实际车辆荷载数据库打下了坚实的基础; 2.基于MATLAB平台编制的“随机车辆荷载流程序”和“影响线加载程序”简化了工作量,大大提高了工作效率,M文件的编程功能是大数据背景下的统计与分析由不现实变为现实。该软件的开发,不仅加快了本课题的精度,同时也可以为后来的学者在研究类似问题时,提供参考和借鉴。 3.多梁、多车道的梁格模型的K值集中在1.5~1.9之间,而单梁、单车道的有限元模型K值集中在2.45~3.00之间。之所以会出现这种情况,是因为相邻的梁会分担部分弯矩。相比较而言,多梁、多车道的梁格模型更符合实际情况,因而结果更可靠。 4.荷载作用效应比值K,随着跨径的增大而减小;荷载作用效应比值越靠近车道的地方越大,考虑实际情况,正常运行车道布置靠近边梁,而超车道位于左侧,根据车辆偏好靠右行使。因此在以后桥梁安全和可靠度等方面的研究,可仅考虑边梁的可靠度。 5.按照原汽车-20级与原城-B级设计荷载设计的桥梁产生的荷载效应相当,在限载30t时可达到目标可靠度4.2;按照原汽车-超20级与城-B级设计荷载设计的桥梁产生的荷载效应相当,在限载40t时可达到目标可靠度4.2。 简要技术说明（创新点） 1.针对桥梁目标可靠度改变导致的限载值重新计算问题,基于最小二乘法原理,拟合出目标可靠度β与限载值的关系式,大大减少了结构重复计算工作量,从而提高了桥梁限载管理工作效率; 2.开发车辆动态称重与桥梁结构安全适时预警系统集成技术,基于"超载预判+适时称重比对"的双重判断技术,可实现将超重车辆拦截在上桥前,从而更加科学、及时、高效地保护桥梁结构安全; 3.针对桥梁限载研究中随机车流模型生成复杂与车辆动态称重预警系统判别时计算时间偏长的问题,基于去除速度参数的随机车流建模算法,在不影响计算结果的前提下大大简化了编程计算的复杂程度,提高了随机车流模型生成与车辆动态称重预警系统判别的计算效率。 推广应用前景与措施 本研究课题的研究成果填补了国内在实桥随机车流荷载模型、桥梁限载吨位评定方法等领域的研究空白,也为出台相关限载标准提供了理论依据。基于桥梁结构目标可靠指标确定限载吨位,既保护了桥梁安全运行,又可以防止桥梁结构“抗力浪费”的现象发生（抗力浪费,即指桥梁结构的运营荷载明显小于设计荷载）,合法合规、合情合理地最大化发挥桥梁结构的承载能力。 该研究成果的应用,将为安徽省货运行业带来显著的经济效益和社会效益。 1.推动公共安全事业发展 2.指导桥梁限载管理工作 3.降低桥梁维修加固成本 4.推动相关产发展、促进经济繁荣 综上所述,本课题的研究成果拥有很高的应用价值,为社会稳定、经济繁荣、人民生活幸福提供了坚实的保障。