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基于可靠度理论和实测交通数据的纵向折减系数研究
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摘要
论文以可靠度理论研究为基础,结合新近实测的车辆荷载数据,从实测荷载效应与规范设计荷载效应比值的概率分析中得到了车道纵向折减系数的统计分析结果。
     论文采用虚拟梁加载的解析解理论,结合VBA和MATLAB编制数据处理和计算程序包(LLRFS),对多个典型测站的实测交通荷载数据进行处理,将选定的实测车道数据作为一个随机过程,将实测车辆荷载形成自然车队,利用MATLAB编制的并行计算加载程序,将自然车队送入虚拟梁,计算不同跨径的虚拟简支梁和连续梁控制截面的关键响应,并与设计规范计算的响应进行对比,获得不同跨径虚拟梁控制截面的效应比值,采用可靠度理论,假定计算随机效应的概率分布服从正态分布、对数正态分布、指数分布、极值Ⅰ型分布、瑞雷分布、威布尔分布、伽玛分布和泊松分布,采用K-S检验法对假定的概率分布进行了优度检验。获取纵向折减系数的统计值,主要研究内容包括:
     (1)介绍了可靠度基本理论,推导了虚拟梁加载理论计算公式。编制了VBA程序,对大量的实测交通荷载数据进行剔除和整理,采用超越概率方法确定测点的合理性,形成纵向折减系数统计分析的基本数据文件;
     (2)选取计算跨径为50m、100m、150m、200m、300m、400m、600m、800m、1000m、1250m和1500m虚拟梁简支梁以及边中跨比分别为0.5、0.6、0.7和0.8的三跨连续梁,根据加载解析公式编制了基于MATLAB平台的并行计算程序,将实测交通荷载作用于虚拟梁,获取虚拟梁控制截面的响应结果,统计分析其与设计规范设计作用下虚拟梁对应截面对应响应的效应比值,获取了超载和控制超载两种情况下的纵向折减系数;
     (3)对超载和控制超载两种情况下的纵向折减系数进行优度拟合检验分析,拟合出了超载和控制超载情况下不同的纵向折减系数计算公式。
     结果表明,控制超载情况下的纵向折减系数与英国BS5400规范变化趋势类似。超载情况对计算跨径小于400米的桥梁的纵向折减系数影响极大,其纵向折减系数约为控制超载情况下纵向折减系数的2倍,因此,超载现象必须严格控制。
Combined with newly measured vehicle loading data and based on reliability theory, the paper statistically analyzed the response ratio for the virtual beams under the loading from measured and the national designing code. According to the statistical ratio, longitudinal reduction factors can be obtained for highway bridges.
     Based on theory for the virtual beam, a parallel computing code package, a LLRFS (Lane Longitudinal Reduction Factor System), was developed by using MATLAB and VBA compilers in the paper. LLRFS is used to process the traffic load data collected on multiple typical measuring station. Those traffic load from one typical lane can be treated as a random process and a natural vehicle group which was provided for the LLRFS to calculate the key response of some controlling sections for virtual simple-supported beam and continous beam with different spans. According to the National Code, a design response can also be obtained for those virtual beams. The response ratio can be computd from the testing and design response. It assumes that the calculation of the probabilities of these random effects distribution of normal distribution, lognormal distribution, exponential distribution, extreme value distribution of type I, Rayleigh distribution, gamma distribution, and Weibull distribution, Poisson distribution, using k-s test assumes that the probability distribution of the test. Get discount coefficient of longitudinal statistical value, main research include:
     (1) The paper introduced the basic theory of reliability and deduced theoretical calculation formula for loading on virtual beams. Moreover, a VBA source code has developed to dealing with the huge measuring traffic load data. Basic batch data files have been produced by the VBA code for longitudinal reduction factors analysing.
     (2) Virtual simple-supported beams and continuous beams have been selected with spans for50m,100m,150m,200m,300m,400m,600m,800m,1000m,1250m, and1500m. The virtual continous beams have three spans with the ratio of side spans to the mid-span for0.5,0.6,0.7, and0.8. With the parallel calculation program, LLRFS, the controlling response ratio for the virtual beams can be obtained under the measured traffic loading and the loading from the national code, respectively. Thus, the longitudinal reduction facts can be obtained for overloading and normal loading specified by the national code.
     (3) By fitting the longitudinal reduction factors, two calculation formula have built for overloading and overloading and normal loading specified by the national code, respectively.
     Results show that longitudinal reduction factors have the same trend with code BS5400for the United Kingdom without overloading. Overloading has great impact on the longitudinal reduction factors when the bridge main span is less than400metres. Overloading case double its longitudinal reduction factor to non-overloading case. Therefore, overloading must be strictly restricted.
引文
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