考虑抗力与恒载相关性的钢筋混凝土梁桥限载取值研究.pdf
《考虑抗力与恒载相关性的钢筋混凝土梁桥限载取值研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《考虑抗力与恒载相关性的钢筋混凝土梁桥限载取值研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、桥梁建设 年第 卷第期(总第 期)B r i d g eC o n s t r u c t i o n,V o l ,N o ,(T o t a l l yN o )收稿日期:基金项目:山东省自然科学基金项目(Z R ME )P r o j e c to fN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fS h a n d o n gP r o v i n c e(Z R ME )作者简介:李松辉,副教授,E m a i l:s o n g h u i l c o m.研究方向:桥梁限载理论,结构检测,桥梁安全评估.文章编号:()D O I:/j
2、 i s s n 考虑抗力与恒载相关性的钢筋混凝土梁桥限载取值研究李松辉,焦玉颖,蒋瑞年(山东省土木工程防灾减灾重点实验室(山东科技大学),山东 青岛 ;新墨西哥州立大学工程学院,新墨西哥 拉斯克鲁塞斯NM )摘要:为给按不同时期规范设计的中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载合理取值提供参考,依据 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(J T J 、J T G D 、J T G )中对应的混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式,提出一种考虑抗力和恒载效应相关性的中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载取值分析方法.该方法引入抗力与恒载效应相关系数,应用R o s e n b l a t t变换公式构造由独立
3、标准正态随机变量表示的结构功能函数,并建立基于验算点法(J C法)的公路桥梁限载系数反演分析模型,在此基础上,针对按不同时期规范设计的钢筋混凝土梁桥,以规范目标可靠指标为基准、设计活恒载比值为基本参数,分别计算不同抗力和恒载效应相关系数对应的限载系数,并按限载等级一级计算与J T J 、J T GD 、J T G 规范对应的典型车辆总重限值.计算结果表明:抗力与恒载效应相关性对中、小跨径钢筋混凝土梁桥限载取值影响较大,在相同的限载等级和设计活恒载比值下,相关系数越大,典型车辆总重限值越大;提出的限载分析方法和典型车辆总重限值可作为中、小跨径混凝土梁桥限载标准与超重车辆认定标准制定的参考依据.关
4、键词:公路桥梁;混凝土梁桥;规范;限载系数;典型车辆;相关系数;可靠度分析;计算方法中图分类号:U ;U ;U 文献标志码:AR e s e a r c ho nT r u c kW e i g h tL i m i t s f o rS h o r t t oM e d i u mS p a nR CB e a mB r i d g e sC o n s i d e r i n gC o r r e l a t i o no fR e s i s t a n c ea n dD e a dL o a dE f f e c tL I S o n g h u i,J I A OY u y i n
5、 g,J I A N GR u i n i a n(S h a n d o n gP r o v i n c i a lK e yL a b o r a t o r yo fC i v i lE n g i n e e r i n gf o rD i s a s t e rP r e v e n t i o na n dM i t i g a t i o n,S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,Q i n g d a o ,C h i n a;C o l l e g eo fE n
6、 g i n e e r i n g,N e w M e x i c oS t a t eU n i v e r s i t y,L a sC r u c e s,NM ,U S A)A b s t r a c t:T h i sp a p e rs t u d i e s t h er e a s o n a b l e t r u c kw e i g h t l i m i t s f o rs h o r t t om e d i u ms p a nR Cb e a mb r i d g e sd e s i g n e d i na c c o r d a n c ew i t h
7、t h es p e c i f i c a t i o n so fd i f f e r e n tp e r i o d s,a n da na n a l y t i c a lm e t h o dt od e t e r m i n e t r u c kw e i g h t l i m i t s f o rs h o r t t om e d i u ms p a nR Cb e a mb r i d g e s i sp r e s e n t e d,u s i n gt h eu l t i m a t e l i m i t s t a t ee q u a t i
8、o n s i nt h eC o d ef o rD e s i g no fH i g h w a yR e i n f o r c e dC o n c r e t ea n dP r e s t r e s s e d C o n c r e t eB r i d g e sa n d C u l v e r t s(J T J ,J T G D a n d J T G )T h ec o r r e l a t i o no f r e s i s t a n c e a n dd e a d l o a de f f e c t i s a l s oc o n s i d e r
9、 e d i n t h e a n a l y t i c a lm o d e l B a s e do nR o s e n b l a t t st r a n s f o r m a t i o n,t h ep e r f o r m a n c ef u n c t i o ni sf i r s tc o n s t r u c t e di nt e r m so fu n c o r r e l a t e ds t a n d a r dn o r m a lr a n d o mv a r i a b l e sa n dc o r r e l a t i o nc o
10、 e f f i c i e n to fr e s i s t a n c ea n dd e a dl o a de f f e c t,a n dt h e nt h eb a c k c a l c u l a t i o nm e t h o df o rd e t e r m i n i n gt r u c kw e i g h t l i m i t s f o rh i g h w a yb r i d g e s i se s t a b l i s h e du s i n gt h eC h e c k i n gP o i n t M e t h o d(J C m
11、e t h o d)F u r t h e r m o r e,t h et r u c k桥梁建设B r i d g eC o n s t r u c t i o n ,()w e i g h t l i m i t f a c t o r sc o r r e s p o n d i n gt od i f f e r e n t r e s i s t a n c ea n dd e a d l o a de f f e c t sa r ec a l c u l a t e db a s e do nt h e t a r g e t r e l i a b i l i t y i n
12、 d e xa d o p t e db yc u r r e n t b r i d g ed e s i g nc o d e a n d t h ed e s i g n l i v e t od e a d l o a dr a t i o T h eg r o s sw e i g h t l i m i tv a l u e so f t y p i c a l t r u c kc o r r e s p o n d i n gt os p e c i f i c a t i o n sJ T J ,J T GD ,a n dJ T G a r ed e t e r m i n
13、e du n d e r l e v e l s a f e t yc l a s s T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t so fr e s i s t a n c ea n dd e a dl o a de f f e c th a v eas i g n i f i c a n t i n f l u e n c eo nt r u c kw e i g h t l i m i t so fR Cb e a mb r i d g e s F o r t h e s
14、a m e s a f e t y l e v e l a n d l i v e t od e a d r a t i o,t h eg r o s sw e i g h t l i m i t so f t y p i c a l t r u c k s i n c r e a s ew i t ht h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n to f r e s i s t a n c ea n dd e a dl o a de f f e c t T h ep r o p o s e dt r u c k w e i g h tl i m
15、i t sa n a l y t i c a lm e t h o da n dt y p i c a lg r o s sw e i g h tl i m i t sc a ns e r v ea sar e f e r e n c ef o rt h ed e v e l o p m e n to fs t a n d a r d sf o rd e t e r m i n i n gt r u c k w e i g h tl i m i t sa n di d e n t i f y i n go v e r w e i g h tv e h i c l e s f o rs h o
16、r t t om e d i u ms p a nR Cb e a mb r i d g e s K e yw o r d s:h i g h w a yb r i d g e;R Cb e a m b r i d g e;s p e c i f i c a t i o n s;w e i g h tl i m i tf a c t o r;t y p i c a lt r u c k;c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t;r e l i a b i l i t ya n a l y s i s;c a l c u l a t i o nm e
17、t h o d引言随着我国公路货运需求的日益增长,大型单体式载重汽车和半挂汽车等重型车辆已成为国省干线公路货运的主要载体,其超重运营对桥梁结构安全构成重大威胁 .然而,长期以来,业内对于桥梁限载取值存在较大争议,为相关技术标准制定和桥梁安全运营管理带来极大困难,系统开展桥梁限载理论研究并由此制定科学合理的桥梁限载标准迫在眉睫.针对桥梁限载问题,国内外学者已开展了较为深入的研究工作.J a m e s等较早探讨了美国桥梁限载公式(F o r m u l aB)超应力准则的合理性,并提出了F o r m u l aB的替代公式,即T T IF o r m u l a.之后,M o s h i r
18、i等 应用类似的方法提出了欧洲桥梁限载公式.从可靠度角度,不同跨径桥梁在相同超应力水平下隐含的可靠水平差异较大,按超应力准则确定桥梁限载取值是不合理的,这也是F o r m u l aB及相关研究成果存在较大争议的主要原因 .随着概率极限状态设计方法在桥梁设计和评估中的推广应用,构建以结构可靠度为统一度量标准的桥梁限载分析方法已被业内学者认可和使用.G h o s n率先将结构可靠度理论引入到桥梁的限载分析中,经过对F o r m u l aB进行可靠性校准,提出了新的桥梁限载公式.F e r r e i r a等 也开展了类似的研究工作,以目标可靠指标为基准,提出了巴西桥梁限载公式.H a
19、n等 应用W I M数据提取典型限载车辆模型,确定了与四类代表性桥梁对应的典型车辆总重限值.李松辉等 以我国不同时期桥梁规范设计表达式为依据,提出了以设计活恒载比值为基本参数的桥梁限载取值计算模型,并分析了不同抗力水平、验证荷载水平以及全梁承载力等因素对桥梁限载取值的影响规律.然而,前述研究均引入了基本随机变量相互独立的假定,对于以承受结构自重为主的钢筋混凝土以及预应力混凝土梁桥,其抗力与恒载效应是正相关的.考虑变量相关性后,计算的结构可靠度将不同程度地增大.进行限载分析时,应考虑基本随机变量相关性的影响,以确保限载计算结果最大程度地反映结构的实际工作状态.对于中、小跨径钢筋混凝土梁桥,考虑到
20、当前按 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(J T J ,以 下 简 称“规 范”;J T G D ,以下简称“规范”)设计的桥梁占比极高,而按现行规范(J T G ,以下简称“规范”)设计的桥梁也已陆续投入使用,故分别以、和 规范对应的承载能力极限状态设计表达式为依据,计算考虑抗力与恒载效应相关性的不同规范限载系数,并按效应等效原则推算与限载等级一级对应的典型车辆总重限值作为桥梁限载的依据,以提高桥梁的安全运营水平.考虑抗力与恒载效应相关性的钢筋混凝土梁桥限载计算方法 基本方程桥梁限载分析是结构可靠度分析的反演过程,其主要目的在于求解与构件某一破坏状态和目标可靠水平对应的典型车辆总重限
21、值.参照桥梁限载取值简化分析模型,若混凝土梁桥受弯抗力与恒载效应基本随机变量分别为R和SG,汽车荷载效应限值为SQ t h,则相应的结构功能函数Z可表示为:Zg(R,SG)RSGSQ t h()式中,g(R,SG)为结构功能函数.若考虑抗力与恒载效应相关性,式()属于非正态相关随机变量结构的可靠度分析问题.利用已有考虑抗力与恒载相关性的钢筋混凝土梁桥限载取值研究李松辉,焦玉颖,蒋瑞年独立随机变量的计算方法,对非正态相关随机变量进行等概率变换(即R o s e n b l a t t变换),将相关随机变量转换为独立标准正态随机变量的函数.经变换,抗力R和恒载效应SG可分别表示为:Re x p(l
22、 nRl nRY)()SGSGl nR,SGSGYl nR,SGSGY()式中,Y和Y为相互独立的标准正态随机变量;SG、SG分别为SG的均值和方差;l nR、l nR分别为随机变量l nR的均值和方差;l nR,SG为l nR和SG的相关系数,当R(抗力R的变异系数)时,可认为l nR,SG与R,SG(抗力与恒载效应相关系数)近似相等.将式()和式()代入式(),可以得到由独立标准正态随机变量表示的结构功能函数ZY,即:ZYG(Y,Y)e x p(l nRl nRY)SGl nR,SGSGYl nR,SGSGYSQ t h()式中,G(Y,Y)为结构功能函数.基于验算点法(J C法),则可靠
23、指标和验算点yi的计算公式为:c o sYi GYiPYniGYiPY/()yic o sYi()G(y,y,yn)()式中,G为结构功能函数;PY为极限状态曲面上的设计验算点;c o sYi为极限状态曲面在PY点法线对坐标向量的方向余弦.功能函数的偏导数G/Yi的计算公式为:GYiGXiXiYi(i,n)()式()中,G/Xi的值在验算点(x,x,xn)处计算,G/Yi的值在验算点(y,y,yn)处计算.式()()相互耦合,可采用迭代法求解和yi.若已知R和SG的统计参数,可计算与SQ t h对应的可靠指标.同理,若已知,亦可反算出惟一一个汽车荷载效应限值SQ t h.根据式()(),可以编
24、写相关随机变量桥梁限载分析程序,并计算与对应的汽车荷载效应限值SQ t h.限载系数计算方法对于中、小跨径钢筋混凝土梁桥,限载取值主要由截面受弯承载能力控制.依据不同时期规范,建立由抗力与荷载标准值效应表示的设计表达式,进而建立限载分析模型中各基本随机变量统计参数的联系.对于中、小跨径钢筋混凝土梁桥,恒载与汽车荷载是结构设计和可靠度分析的最基本荷载组合.为便于计算,限载分析时暂不计人群荷载等因素的影响.分别按、和 规范给出的以抗力、恒载和汽车荷载效应标准值表示的设计表达式进行限载系数计算方法研究.规范采用以塑性理论为基础的半概率设计法,相应的表达式为:Rk(SG kSQ k)()式中,SG k
25、与SQ k分别为按 规范计算的恒载和汽车荷载标准值效应(以下简称汽车荷载效应);与分别为恒载和汽车荷载安全系数,分别取 和;与分别为材料安全系数和工作条件系数,分别取 和;为荷载效应调整系数,与汽车荷载效应占总荷载效应比值有关,可按汽车荷载标准值效应与恒载标准值效应比值(以下简称“设计活恒载比值”,SQ k/SG k)计算.按式()进行可靠度分析时,可采用综合抗力分项系数R代替.与 规范不同,和 规范桥梁均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,可采用统一的表达式作为限载分析的依据,即:RkR(SG kSQ k)()式中,为结构重要性系数;、分别为恒载与汽车荷载分项系数,分别取 和.理论上,对
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 考虑 抗力 相关性 钢筋混凝土 梁桥限载取值 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。