CN110084478A - 一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，通过把显著影响桥梁限载标准的汽车荷载效应评价指标中的诸如交通量增长指标、大吨位车辆混入率指标以及轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标等不确定因素均作为汽车荷载效应评价指标集合内的评价指标，且将这些评价指标均假设成具有一定概率分布特征的随机变量，在所获取实时交通运营荷载数据的基础上，应用随机模拟理论和模糊数学概念，对车辆荷载效应进行随机模糊评估，得到车辆荷载效应的概率分布特征，并进一步实现在役混凝土桥梁限载标准的可靠性测定分析，使得本发明克服了现有公路桥梁限载标准测定中因忽略活载效应随机性和评估等级划分的模糊性给测定结果带来的不确定性影响。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土桥梁领域，尤其涉及一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法。
背景技术
随着我国公路交通流量与交通荷载的逐年增大，超重运输已严重危及在役桥梁的安全耐久性，是导致公路桥梁结构损伤的主要原因。其中，如运煤车辆、运沙车辆以及原油运输车辆等大型货运车辆，其超载幅度甚至达到额定载重量的数倍，对公路桥梁的安全运营与耐久性构成重大安全隐患。同时，我国在用桥梁中有相当一部分技术状况欠佳，处于“带病工作”状态。然而对于病害桥梁的维修加固往往是滞后的，进行适当的限载通行能够有效提高结构的可靠性能。
在实际中，限载标准的制定应当以实际汽车荷载效应作为依据，交通量及货运量的连年增长给汽车荷载效应的评估带来困难。因此，如何根据实际交通调查数据，对在役桥梁(或称在用桥梁)的汽车荷载效应进行合理评估，是制定限载标准的前提。
目前，国内对于在役桥梁限载标准的制定主要技术方法是依据《JTG/T J21-2011.公路桥梁承载能力检测测定规程[S]》和《JTG/D60-2004公路桥涵设计通用规范》，按设计的车辆荷载标注和相应的承载能力测定结果，进行限载标准测定。该测定技术存在的主要问题是：该方法是一种基于在役桥梁状况检测结果并结合桥梁运营荷载调查统计情况的确定性评价方法，忽略了车辆典型代表交通量、大吨位车辆混入率、轴荷分布等因素的随机性和等级划分的模糊机型给评价结果带来的不确定性影响，导致针对在役桥梁限载能力的测定结果出现较大波动性，测定结果的可靠性较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，其特征在于，包括如下步骤1～步骤14：
步骤1，获取待测定的在役混凝土桥梁的实时交通运营荷载数据，并确定汽车荷载效应评价指标集合；其中，所述汽车荷载效应评价指标集合标记为U，所述汽车荷载效应评价指标集合U内具有I个评价指标，该汽车荷载效应评价指标集合U内的第i个评价指标记为ui，1≤i≤I；
步骤2，利用参数估计和K-S分布假设检验方法，对所述汽车荷载效应评价指标集合内各评价指标分别做正态分布和对数正态分布假设检验，确定各评价指标所属的分布形态类型，计算得到各评价指标所对应的概率统计分布参数；其中，所述汽车荷载效应评价指标集合U内任一评价指标ui对应的概率统计分布参数包括均值μi和变异系数δi；变异系数δi为评价指标ui所对应概率统计分布的标准差σi与均值μi的比值；δi＝σi/μi；
步骤3，针对所述汽车荷载效应评价指标集合内的每一个评价指标，根据步骤2中所得每一个评价指标对应的概率统计分布参数，分别利用Monte Carlo方法随机模拟生成n个介于汽车荷载效应评价指标实际检测值的最大值与汽车荷载效应评价指标实际检测值的最小值之间的随机指标值；n≥1；
步骤4，对所述汽车荷载效应评价指标集合内的每一个评价指标均赋予具有预设数目评价等级的评价集；其中，所述预设数目标记为K，所述评价指标ui的评价集记为Vi，Vi＝{v1,v2,…,vK}，vj为针对评价指标ui的第j个评价等级所对应的赋值，1≤j≤K；
步骤5，针对所述汽车荷载效应评价指标集合内的每一个评价指标分别采用梯形分布隶属函数按照对应的预设模糊分级表做评价集模糊等级划分，计算各评价指标的n个随机指标值所对应等级的评估模糊子集；其中，评价指标ui所对应的梯形分布隶属函数标记为μ(ui)，评价指标ui的n个随机指标值所对应等级的评估模糊子集标记为ri，ri＝{ri1,ri2,…,riK}；
步骤6，分别计算所述汽车荷载效应评价指标集合内各评价指标所对应评价集的隶属度，得到所述汽车荷载效应评价指标集合的模糊综合评价向量；其中，评价指标ui关于评价集Vi的隶属度记为bi，所述汽车荷载效应评价指标集合U的模糊综合评价向量标记为B＝{b1,b2,…,bm}，1≤i≤m；
步骤7，针对所得模糊综合评价向量，利用二次幂加权平均法对所述各评价指标对应的评估对象影响修正系数分别做n次综合测定值计算；其中，评价指标ui对应的评估对象影响修正系数标记为ξqi；所有的评估对象影响修正系数所对应的综合测定值标记为D：
其中，bi为元素关于各评价等级的隶属度，vi为针对评价指标ui的第i个评价等级所对应的赋值；
步骤8，利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到所述各评估对象影响修正系数所对应的均值和变异系数；
步骤9，根据所述各评估对象影响修正系数，得到活载影响修正系数，并利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到所述活载影响修正系数所对应的均值和变异系数；其中，所述活载影响修正系数标记为ξq：
步骤10，依据已知的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)确定设计标准汽车荷载，使用Midas软件建立对应该在役混凝土桥梁的结构计算模型，计算得到汽车荷载效应标准值；根据所述结构计算模型，得到恒载效应标准值；其中，所述汽车荷载效应标准值标记为SQK，所述恒载效应标准值标记为SGK；
步骤11，利用所得活载影响修正系数对所述汽车荷载效应标准值进行修正，得到实际汽车荷载效应值，并利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到该实际汽车荷载效应值所对应的均值和变异系数；其中，所述实际汽车荷载效应值标记为SQ；
SQ＝SQK·ξq；
步骤12，计算所述在役混凝土桥梁的抗力效应值；其中，所述在役混凝土桥梁的抗力效应值标记为R，R＝R(fd,ξc,adc,ξs,ads)·Z1·(1-ξe)；
其中，R(·)表示抗力效应函数，Z1为承载能力检算系数；ξe为承载能力恶化系数，ξc为该在役混凝土桥梁上配筋混凝土结构的截面折减系数；ξs为该在役混凝土桥梁上钢筋截面折减系数，fd为材料强度设计值，adc为构件混凝土几何参数值；ads为构件钢筋几何参数值；
步骤13，根据已知的《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283-1999)所记载结构的恒载效应不拒绝正态分布，计算所述在役混凝土桥梁对应的分布参数；其中，所述在役混凝土桥梁的分布参数包括均值μG和变异系数δG：
μG＝KGSGK，σG＝μGδG；
其中，KG为《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)的规定值，SGK为步骤10所得恒载效应标准值；
步骤14，采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)所记载的各级车队荷载，使用功能函数求功能函数值Z，并对所求得功能函数值Z进行随机模拟和当量正太化，得到结构可靠度指标，并以所得该结构可靠度指标对应的车队荷载作为所述待测定的在役混凝土桥梁的限载标准；
Z＝R-SG-SQ；
其中，R为结构抗力效应值，SG为恒载效应，SQ为实际汽车荷载效应值。
改进地，在所述在役混凝土桥梁的限载标准评价方法中，所述汽车荷载效应评价指标集合U内的评价指标包括交通量增长指标u1、大吨位车辆混入率指标u2和轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标u3；所述数值I＝3。
进一步地，所述交通量增长指标u1的评价集具有一级、二级、三级、四级和五级共五个评价等级；其中：
在一级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.167u1+0.833；
在二级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.125u1+0.888；
在三级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.333u1+0.533；
在四级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.150u1+0.900；
在五级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝1.35。
具体的，在所述在役混凝土桥梁的限载标准评价方法中，所述步骤13中的统计参数KG为1.0148，变异系数δG为0.0431。
优选地，在所述在役混凝土桥梁的限载标准评价方法中，所述各参数评估均采用最小二乘法。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过把显著影响桥梁限载标准的汽车荷载效应评价指标中的诸如交通量增长指标、大吨位车辆混入率指标以及轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标等不确定因素均作为汽车荷载效应评价指标集合内的评价指标，且将这些评价指标均假设成具有一定概率分布特征的随机变量，在所获取实时交通运营荷载数据的基础上，应用随机模拟理论和模糊数学概念，对车辆荷载效应进行随机模糊评估，得到车辆荷载效应的概率分布特征，并进一步实现在役混凝土桥梁限载标准的可靠性测定分析，使得本发明克服了现有公路桥梁限载标准测定中因忽略活载效应随机性和评估等级划分的模糊性给测定结果带来的不确定性影响。
附图说明
图1为本发明实施例中在役混凝土桥梁的限载标准评价方法流程示意图；
图2为桥跨布置图(m)；
图3为横截面布置图(mm)；
图4为交通量增长指标u1模糊分级隶属函数分布图；
图5为大吨位车辆混入率指标u2隶属函数分布图；
图6为轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标u3隶属函数分布图；
图7为各等级汽车荷载作用下的结构可靠度指标示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例提供一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，设定该在役混凝土桥梁的概况如下：某跨渠公路桥梁采用简支T梁方案，跨径组合为25+30+25m；桥梁布置断面图如图2和图3所示，桥面净宽44m，左右两幅对称布置，每幅由10片T梁组成，每片T梁中心距2.25m，梁高1.8m，T梁横向接头属刚性联结，翼板、横隔板间留有宽55cm的湿接缝；
主梁采用C50混凝土；墩身、承台采用C30混凝土。预应力钢绞线：采用高强低松弛钢绞线(Φs15.2)，标准强度1860Mpa，弹性模量1.95×105Mpa，预应力孔道采用塑料波纹管成孔，真空辅助压浆，夹片式锚具，两端对称张拉；桥面铺装层的等效荷载为6.5KN/m；汽车荷载等级为公路-1级。
具体地，参见图1所示，该在役混凝土桥梁的限载标准评价方法包括如下步骤1～步骤14：
步骤1，获取待测定的该在役混凝土桥梁的实时交通运营荷载数据，并确定汽车荷载效应评价指标集合；其中，这里的汽车荷载效应评价指标集合标记为U，汽车荷载效应评价指标集合U内具有I个评价指标，该汽车荷载效应评价指标集合U内的第i个评价指标记为ui，1≤i≤I；
在本实施例中，评价指标数值的数量I＝3汽车荷载效应评价指标集合U内的评价指标包括交通量增长指标u1、大吨位车辆混入率指标u2和轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标u3这三个评价指标；交通量增长指标u1代表交通量Qm与设计交通量Qd的比值，即Qm/Qd；
步骤2，利用参数估计和K-S分布假设检验方法，对汽车荷载效应评价指标集合U内各评价指标分别做正态分布和对数正态分布假设检验，确定各评价指标所属的分布形态类型，计算得到各评价指标所对应的概率统计分布参数；其中，汽车荷载效应评价指标集合U内任一评价指标ui对应的概率统计分布参数包括均值μi和变异系数δi；变异系数δi为评价指标ui所对应概率统计分布的标准差σi与均值μi的比值，δi＝σi/μi；本实施例中的各参数评估均采用最小二乘法；
在本实施例中，针对交通量增长指标u1、大吨位车辆混入率指标u2和轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标u3这三个评价指标所对应的概率统计分布参数(σi,δi)情况如表1所示：
表1各汽车荷载效应评价指标对应的分布参数
步骤3，针对汽车荷载效应评价指标集合U内的每一个评价指标，根据步骤2中所得每一个评价指标对应的概率统计分布参数，分别利用Monte Carlo方法随机模拟生成n个介于汽车荷载效应评价指标实际检测值的最大值与汽车荷载效应评价指标实际检测值的最小值之间的随机指标值；n≥1；
例如，根据步骤2中评价指标ui统计分析结果，经10000次Monte Carlo法随机模拟生成10000个介于该评价指标ui实际检测值的最大值和评价指标ui实际检测值的最小值之间的随机指标值；
步骤4，对汽车荷载效应评价指标集合U内的每一个评价指标均赋予具有预设数目评价等级的评价集；其中，这里的预设数目标记为K，评价指标ui的评价集记为Vi，Vi＝{v1,v2,…,vK}，vj为针对评价指标ui的第j个评价等级所对应的赋值，1≤j≤K；
例如，设定该实施例中的预设数目K为5，将汽车荷载效应评价指标U内评价指标ui的评价集Vi则分为相应的5个评价等级Vi＝{v1,v2,…,v5}；
步骤5，针对汽车荷载效应评价指标集合U内的每一个评价指标分别采用梯形分布隶属函数按照对应的预设模糊分级表做评价集模糊等级划分，计算各评价指标的n个随机指标值所对应等级的评估模糊子集；其中，评价指标ui所对应的梯形分布隶属函数标记为μ(ui)，评价指标ui的n个随机指标值所对应等级的评估模糊子集标记为ri，ri＝{ri1,ri2,…,riK}；
具体到本实施例，如图4、图5和图6所示，采用梯形分布隶属函数按表2、表3和表4做评价集模糊等级划分，对评价指标ui的n个随机指标值进行对应等级的评估模糊子集计算，ri＝{ri1,ri2,…,ri5}；
表2交通量增长指标u1的评价等级与对应函数关系式
表3大吨位车辆混入率指标u2的评价等级与对应函数关系表
表4轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标u3的评价等级与对应函数关系表
步骤6，分别计算汽车荷载效应评价指标集合U内各评价指标所对应评价集的隶属度，得到汽车荷载效应评价指标集合U的模糊综合评价向量；其中，评价指标ui关于评价集Vi的隶属度记为bi，汽车荷载效应评价指标集合U的模糊综合评价向量标记为B＝{b1,b2,…,bm}，1≤i≤m；其中，对于单因素集合，取{ri1,ri2,…,riK}＝{b1,b2,…,bI}；
步骤7，针对所得模糊综合评价向量，利用二次幂加权平均法对各评价指标对应的评估对象影响修正系数分别做n次综合测定值计算；其中，评价指标ui对应的评估对象影响修正系数标记为ξqi；所有的评估对象影响修正系数所对应的综合测定值标记为D：
其中，bi为元素关于各评价等级的隶属度，vi为针对评价指标ui的第i个评价等级所对应的赋值；
步骤8，利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到各评估对象影响修正系数所对应的均值和变异系数；
步骤9，根据各评估对象影响修正系数，得到活载影响修正系数，并利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到活载影响修正系数所对应的均值和变异系数；其中，活载影响修正系数标记为ξq：
当然，由于本实施例的汽车荷载效应评价指标集合U具有三个评价指标，所以，本实施例中的活载影响修正系数
具体地，由于本实施例中的汽车荷载效应评价指标集合U具有三个评价指标，所以根据所得交通量影响修正系数ξq1、大吨位车辆混入影响修正系数ξq2以及轴荷分布影响修正系数ξq3计算得到活载影响修正系数ξq，采用正态分布假设检验和参数估计，确定活载影响修正系数ξq的均值μ和变异系数δ，结果如表5所示：
表5活载影响修正系数ξq的分布参数
步骤10，依据已知的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)确定设计标准汽车荷载，使用Midas软件建立对应该在役混凝土桥梁的结构计算模型，计算得到汽车荷载效应标准值；根据建立的该结构计算模型，得到恒载效应标准值；其中，汽车荷载效应标准值标记为SQK，恒载效应标准值标记为SGK；其中，恒载效应分布参数统计情况如表6所示：
表6恒载效应分布参数统计表
步骤11，利用所得活载影响修正系数ξq对汽车荷载效应标准值SQK进行修正，得到实际汽车荷载效应值，并利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到该实际汽车荷载效应值所对应的均值和变异系数；其中，实际汽车荷载效应值标记为SQ；
SQ＝SQK·ξq；
利用活载影响修正系数ξq对汽车荷载效应标准值SQK进行修正，得到实际汽车荷载效应值SQ，并采用正态分布假设检验和参数估计，确定SQ的均值μ和变异系数δ，结果如表7所示：
表7汽车荷载效应标准值的分布参数
步骤12，计算该在役混凝土桥梁的抗力效应值；其中，该在役混凝土桥梁的抗力效应值标记为R，R＝R(fd,ξc,adc,ξs,ads)·Z1·(1-ξe)；其中，实际汽车荷载效应值SQ为双峰分布；
其中，R(·)表示抗力效应函数，Z1为承载能力检算系数；ξe为承载能力恶化系数，ξc为该在役混凝土桥梁上配筋混凝土结构的截面折减系数；ξs为该在役混凝土桥梁上钢筋截面折减系数，fd为材料强度设计值，adc为构件混凝土几何参数值；ads为构件钢筋几何参数值；
通过公式R＝R(fd,ξc,adc,ξs,ads)·Z1·(1-ξe)，计算得到该在役配筋混凝土桥梁承载能力值R为9911.7kN·m；
步骤13，根据已知的《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283-1999)所记载结构的恒载效应不拒绝正态分布，计算该在役混凝土桥梁对应的分布参数；其中，该在役混凝土桥梁的分布参数包括均值μG和变异系数δG：
μG＝KGSGK，σG＝μGδG；
其中，KG为《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)的规定值，KG＝1.0148；SGK为步骤10所得恒载效应标准值，变异系数δG＝0.0431；
步骤14，采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)所记载的各级车队荷载，使用功能函数求功能函数值Z，并对所求得功能函数值Z进行随机模拟和当量正太化，得到结构可靠度指标(又称结构可靠指)，并以所得该结构可靠度指标对应的车队荷载作为该待测定的在役混凝土桥梁的限载标准；
Z＝R-SG-SQ；
其中，R为结构抗力效应值，SG为恒载效应，SQ为实际汽车荷载效应值；
针对不同等级汽车荷载作用下的结构可靠度指标结果如表8所示：
表8不同等级汽车荷载作用下的结构可靠度指标
以相应的目标结构可靠度指标所对应的车队荷载作为限载标准，参见图7所示，根据《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-85，限载标准为汽车-20级车队中的重车，限载总重为30t，单轴重为13t。
Claims (5)
1.一种在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，其特征在于，包括如下步骤1～步骤14：
步骤1，获取待测定的在役混凝土桥梁的实时交通运营荷载数据，并确定汽车荷载效应评价指标集合；其中，所述汽车荷载效应评价指标集合标记为U，所述汽车荷载效应评价指标集合U内具有I个评价指标，该汽车荷载效应评价指标集合U内的第i个评价指标记为ui，1≤i≤I；
步骤2，利用参数估计和K-S分布假设检验方法，对所述汽车荷载效应评价指标集合内各评价指标分别做正态分布和对数正态分布假设检验，确定各评价指标所属的分布形态类型，计算得到各评价指标所对应的概率统计分布参数；其中，所述汽车荷载效应评价指标集合U内任一评价指标ui对应的概率统计分布参数包括均值μi和变异系数δi；变异系数δi为评价指标ui所对应概率统计分布的标准差σi与均值μi的比值；δi＝σi/μi；
步骤3，针对所述汽车荷载效应评价指标集合内的每一个评价指标，根据步骤2中所得每一个评价指标对应的概率统计分布参数，分别利用Monte Carlo方法随机模拟生成n个介于汽车荷载效应评价指标实际检测值的最大值与汽车荷载效应评价指标实际检测值的最小值之间的随机指标值；n≥1；
步骤4，对所述汽车荷载效应评价指标集合内的每一个评价指标均赋予具有预设数目评价等级的评价集；其中，所述预设数目标记为K，所述评价指标ui的评价集记为Vi，Vi＝{v1,v2,…,vK}，vj为针对评价指标ui的第j个评价等级所对应的赋值，1≤j≤K；
步骤5，针对所述汽车荷载效应评价指标集合内的每一个评价指标分别采用梯形分布隶属函数按照对应的预设模糊分级表做评价集模糊等级划分，计算各评价指标的n个随机指标值所对应等级的评估模糊子集；其中，评价指标ui所对应的梯形分布隶属函数标记为μ(ui)，评价指标ui的n个随机指标值所对应等级的评估模糊子集标记为ri，ri＝{ri1,ri2,…,riK}；
步骤6，分别计算所述汽车荷载效应评价指标集合内各评价指标所对应评价集的隶属度，得到所述汽车荷载效应评价指标集合的模糊综合评价向量；其中，评价指标ui关于评价集Vi的隶属度记为bi，所述汽车荷载效应评价指标集合U的模糊综合评价向量标记为B＝{b1,b2,…,bm}，1≤i≤m；
步骤7，针对所得模糊综合评价向量，利用二次幂加权平均法对所述各评价指标对应的评估对象影响修正系数分别做n次综合测定值计算；其中，评价指标ui对应的评估对象影响修正系数标记为ξqi；所有的评估对象影响修正系数所对应的综合测定值标记为D：
其中，bi为元素关于各评价等级的隶属度，vi为针对评价指标ui的第i个评价等级所对应的赋值；
步骤8，利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到所述各评估对象影响修正系数所对应的均值和变异系数；
步骤9，根据所述各评估对象影响修正系数，得到活载影响修正系数，并利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到所述活载影响修正系数所对应的均值和变异系数；其中，所述活载影响修正系数标记为ξq：
步骤10，依据已知的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)确定设计标准汽车荷载，使用Midas软件建立对应该在役混凝土桥梁的结构计算模型，计算得到汽车荷载效应标准值；根据所述结构计算模型，得到恒载效应标准值；其中，所述汽车荷载效应标准值标记为SQK，所述恒载效应标准值标记为SGK；
步骤11，利用所得活载影响修正系数对所述汽车荷载效应标准值进行修正，得到实际汽车荷载效应值，并利用正态分布假设检验和参数估计方法，得到该实际汽车荷载效应值所对应的均值和变异系数；其中，所述实际汽车荷载效应值标记为SQ；
SQ＝SQK·ξq；
步骤12，计算所述在役混凝土桥梁的抗力效应值；其中，所述在役混凝土桥梁的抗力效应值标记为R，R＝R(fd,ξc,adc,ξs,ads)·Z1·(1-ξe)；其中，R(·)表示抗力效应函数，Z1为承载能力检算系数；ξe为承载能力恶化系数，ξc为该在役混凝土桥梁上配筋混凝土结构的截面折减系数；ξs为该在役混凝土桥梁上钢筋截面折减系数，fd为材料强度设计值，adc为构件混凝土几何参数值；ads为构件钢筋几何参数值；
步骤13，根据已知的《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T50283-1999)所记载结构的恒载效应不拒绝正态分布，计算所述在役混凝土桥梁对应的分布参数；其中，所述在役混凝土桥梁的分布参数包括均值μG和变异系数δG：
μG＝KGSGK，σG＝μGδG；
其中，KG为《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)的规定值，SGK为步骤10所得恒载效应标准值；
步骤14，采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)所记载的各级车队荷载，使用功能函数求功能函数值Z，并对所求得功能函数值Z进行随机模拟和当量正太化，得到结构可靠度指标，并以所得该结构可靠度指标对应的车队荷载作为所述待测定的在役混凝土桥梁的限载标准；
Z＝R-SG-SQ；
其中，R为结构抗力效应值，SG为恒载效应，SQ为实际汽车荷载效应值。
2.根据权利要求1所述的在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，其特征在于，所述汽车荷载效应评价指标集合U内的评价指标包括交通量增长指标u1、大吨位车辆混入率指标u2和轴荷分布中轴重超过14t所占的百分比指标u3；所述数值I＝3。
3.根据权利要求2所述的在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，其特征在于，所述交通量增长指标u1的评价集具有一级、二级、三级、四级和五级共五个评价等级；其中：
在一级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.167u1+0.833；
在二级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.125u1+0.888；
在三级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.333u1+0.533；
在四级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝0.150u1+0.900；
在五级评价等级中，该交通量增长指标u1对应的评估对象影响修正系数ξq1与交通量增长指标u1之间的函数关系为ξq1＝1.35。
4.根据权利要求1所述的在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，其特征在于，所述步骤13中的统计参数KG为1.0148，变异系数δG为0.0431。
5.根据权利要求1～4任一项所述的在役混凝土桥梁的限载标准评价方法，其特征在于，所述各参数评估均采用最小二乘法。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111667177A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-15 | 中铁十四局集团大盾构工程有限公司 | 钢筋混凝土结构的综合折减系数的确定方法和装置 |
| CN112580138A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-30 | 东南大学 | 一种基于车流数据和可靠度理论的城市桥梁限载确定方法 |
| CN113673094A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-19 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 一种基于可靠指标的建筑自重荷载的评定方法 |
| CN114417468A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种亚健康公路桥梁的汽车荷载智能限载方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030099413A1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-05-29 | Lee George C. | Seismic isolation bearing |
| CN102720119A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-10-10 | 长安大学 | 四位一体的桥梁安全与健康监测系统 |
| JP2016098492A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 首都高速道路株式会社 | 移動式足場および該移動式足場を用いた点検補修方法 |
| CN105893689A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中山市公路局 | 一种桥梁可靠度预测方法及其养护方法 |
| CN109101734A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-28 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法 |
-
2019
- 2019-03-28 CN CN201910240978.8A patent/CN110084478A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030099413A1 (en) * | 2001-11-26 | 2003-05-29 | Lee George C. | Seismic isolation bearing |
| CN102720119A (zh) * | 2012-01-12 | 2012-10-10 | 长安大学 | 四位一体的桥梁安全与健康监测系统 |
| JP2016098492A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 首都高速道路株式会社 | 移動式足場および該移動式足場を用いた点検補修方法 |
| CN105893689A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中山市公路局 | 一种桥梁可靠度预测方法及其养护方法 |
| CN109101734A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-28 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 白龙臻: "在用桥梁汽车荷载效应及限载研究", 工程科技Ⅱ辑, pages 1 - 71 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111667177A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-09-15 | 中铁十四局集团大盾构工程有限公司 | 钢筋混凝土结构的综合折减系数的确定方法和装置 |
| CN112580138A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-30 | 东南大学 | 一种基于车流数据和可靠度理论的城市桥梁限载确定方法 |
| CN112580138B (zh) * | 2020-12-21 | 2021-11-09 | 东南大学 | 一种基于车流数据和可靠度理论的城市桥梁限载确定方法 |
| CN113673094A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-19 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 一种基于可靠指标的建筑自重荷载的评定方法 |
| CN113673094B (zh) * | 2021-08-05 | 2023-12-15 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 一种基于可靠指标的建筑自重荷载的评定方法 |
| CN114417468A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种亚健康公路桥梁的汽车荷载智能限载方法 |
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