考虑实际汽车荷载效应的的矿区公路桥梁可靠度评估分析

2019-11-08 06:01:33 粘接 2019年9期

白蓉蓉

摘要:随着我国交通水平的增长,矿区公路桥梁的可靠性逐渐受到了人们的重视,因为矿区公路桥梁受长期矿业开采影响,其地质情况容易出现松动等不良问题,此时其安全性相对较低,同时在交通层面上,车辆行驶时造成的荷载效应会对矿区公路桥梁地基造成扰动,结合其地质情况的不良表现,可能引发安全事故,对此在安全原则上,有必要对矿区公路桥梁的可靠度进行评估。

关键词:汽车荷栽效应;矿区公路桥梁;可靠度评估

中图分类号:U448.14 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2019)09-0085-05

汽车在行驶过程当中车辆本身的重量、载物重量以及行驶动能都会以荷载的形式施加于公路桥梁,此时在安全原则上,公路桥梁必须具备充足的承载能力与稳定性,如果不满足此两项要求,则该公路桥梁的可靠度不足。而矿区公路桥梁正是一种容易出现可靠度不足的公路桥梁工程,因为其位于矿区,受长期矿业开采影响,其土体结构、地质情况大概率存在不良表现,在此基础上矿区公路桥梁的承载能力与稳定性容易出现问题,但在科学原则上,不能因为矿区公路桥梁容易出现此类问题而直接进行判定,有必要先进行评估,根据评估结果来决定其可靠度,如可靠度确实不足,则需要采取相应安全措施。

1矿区公路桥梁汽车载荷分析

因为不同矿区公路桥梁的汽车载荷不同,所以无法一概而论,对此本文出于实践性考虑,将结合某实例矿区公路桥梁展开相关工作。下文主要对实例矿区公路桥梁的汽车载荷进行分析。

1.1实例矿区公路桥梁概况

某矿区公路桥梁建立至今18年,全长57.228km,净宽11m+2×0.5m,共含有33座通车桥梁,其中特大型桥梁1座、大型桥梁13座、中小型桥梁19座。根据当地管理部门资料得知,实例矿区公路桥梁设计汽车载荷为汽车一超20级、挂车-120。

1.2汽车载荷数据收集

文章針对实例矿区公路桥梁进行了为期lOd的监测,通过监测得到了相应数据项,汇总后即为监测结果。下文将对监测结果进行分析。

1.1.1数量

根据监测共得到55665个车辆数据,且经实际监控得知,这些车辆分两个方向行驶于实例矿区公路桥梁当中,对此文中所指两个方向为上行、下行,其中上行方向车辆多为空车(非载货车辆),共25527辆;下行车辆多为载货车辆,共30138辆,图1、2为上、下行各类车辆比例图。

此外,针对上、下行车辆的功能表现可见,实例矿区公路桥梁上、下行车辆存在较大的重量差异,即上行车辆普遍为空车,重量相对较小,而下行车辆多为载货车或运煤车,且其中99.7%都出于满载状态,造成了巨大的重量差。

1.1.2结果分析

据上述数据结果进行分析,得到实例矿区公路桥梁汽车载荷的四大特征,即六型车多为载货或运煤车;六型车在总交通量中占大比;重载车辆方向性较为统一;堵车现象严重,下文将对这四大特征进行具体分析。

1)六型车多为载货或运煤车,因为实例矿区公路桥梁周边矿山中依旧存在大量矿业开采活动,所以为了满足开采工作需求,矿业单位多采用六型车进行进行运输。根据统计结果得知,文中监测到了35716辆载货或运煤车,其中六型车总量为35510量,占终必的99.4%。

2)六型车在总交通量中占大比,针对实例矿区公路桥梁交通总量得知,其汽车类型多为六型车,原因在于该公路桥梁为煤炭资源运输的重要路径,所以出现了较大占比。根据图2、3可见其上行方向六型车占总比62%、下行方向六型车占总比65%。

3)重载车辆方向性较为统一,上文所述,实例矿区公路桥梁作为煤矿运输要道,其六型车行驶方向十分明显,即上行方向车辆多为空载车辆,方向为矿区内部;下行方向多为满载车辆,方向向外。在此条件下,说明矿区公路桥梁的上、下行方向的汽车荷载存在较大区别。

4)堵车现象严重结合六型车车辆规格、实例矿区公路桥梁净宽、上下行方向通车量综合分析可见,实例矿区公路桥梁净宽并不能满足六型车上下行方向通车量需求,基本上单方向容量只能容纳一辆六型车,否则就会出现占道的交通问题。图3给出了实例矿区公路桥梁堵车实况图。

1.3轴距和轴重分析

结合理论得知,汽车的轴距和轴重与其带来的荷载有一定关系,所以有必要进行分析,但本文监测面积较大,无法实际得到车辆轴距、轴重数据,对此文章将围绕国家车辆划分标准得到相应数据。图4为各车型轴距和轴重分配比例。

2实例矿区公路桥梁可靠度分析

结合上述汽车载荷表现,下文将针对实例矿区公路桥梁局部段进行可靠度分析工作。

2.1局部段概况

实例矿区公路桥梁局部段总长13m,类型属于空心板桥,该局部段位于实例工程K12+500m处,宽跨度组合为1~13m、全长32.26m,桥面净宽为0.5m+1lm+0.5m,设计载荷与上述相同。图5为横断面一般构造。

2.2极限状态方程建立

针对汽车载荷对桥梁可靠度的影响,有必要围绕公路桥梁的极限状态进行方程建立,以保障分析的内容。具有代表性,文中所述是在排除其他荷载因素的前提下,得到了实例矿区公路桥梁局部段的承载能力极限状态方程,见公式(1),式中R代表结构构件抗力;s。代表恒载效应;s。代表汽车荷载效应。

结合公式1对R、sG、so进行计算,计算结果代表三者在实例矿区公路桥梁局部段上的分布类型、数据参数,此时可以采用M-C重要抽样法计算得出可靠指标。

2.3汽车荷载对桥梁可靠度影响计算

综合上述M-C重要抽样法进行计算,并结合梁格法得到实例矿区公路桥梁局部段的有限元模型,其中以梁单位为主梁。

针对实例下行方向汽车荷载对桥梁可靠度的影响进行计算,因上行汽车载荷较小,属于次要因素,同时上行计算方法与下行计算方法一样,所以没有必要分开计算。围绕实例矿区公路桥梁局部段下行方向的空心板,借助MIDAS CIVIL软件得到各空心板的跨中截面正弯矩抗力数值如表1所示。