一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法技术

本发明专利技术涉及一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法，具体如下：获取实际汽车荷载流数据；计算荷载流每向前移动1m时简支梁上作用的所有轴对支座A截面产生的支座剪力效应；计算荷载流每向前移动1m时简支梁上作用的所有轴对跨中截面产生的跨中截面效应；计算荷载流每向前移动5m时连续梁所有跨上作用的所有轴对中跨跨中截面产生的弯矩效应；计算荷载流每向前移动5m时连续梁所有跨上作用的所有轴对边跨跨中截面产生的弯矩效应；计算荷载流每向前移动5m时连续梁所有跨上作用的所有轴对中间支座截面产生的弯矩效应。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法
本专利技术属于桥梁
，具体涉及一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法。
技术介绍
为了保证桥梁的安全通行，研究汽车荷载在桥梁上通行时所产生的实时汽车荷载效应，包括跨中弯矩效应及支点剪力效应，是十分必要的，尤其是动态荷载通行时产生的效应。然而，目前工程上要得到桥梁产生的效应，主要方法是通过在桥梁底部贴应变片，通过测其某一点贴片的应变值，再用弹性力学理论反推计算其产生的应力及效应；现有技术不仅需要技术人员亲自到桥底各个位置贴片，贴片工作小心谨慎、不易操作，且工程量巨大，后期计算量亦复杂庞大，即成本高、效率低、且有一定的危险性。为了解决这个实际的工程问题，若能以桥梁上通过的汽车荷载流数据为研究样本，通过建立一套完整的计算理论及计算方法，来较为轻松省力的得到在实际动态荷载作用下桥梁上某控制截面的效应值，则可以缩小工作量，减少劳动力的投入，避免人员伤亡，且得到的结果更加方便高效，成为目前亟待解决的难题。
技术实现思路
为解决目前这一难题，本专利技术提出了一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法，通过获取桥梁上通过的汽车荷载流数据并计算，从而方便高效地得到实时动态汽车荷载效应。一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法，其中包括如下步骤：1)、获取实际汽车荷载流数据：根据在公路上预设截面所设置的动态称重系统WIM系统，以单个车道为单位，监测记录通过当前截面的荷载流的车辆信息：包括轴重、轴距、车头时距、平均时速信息，将桥梁上实际通过的荷载流数据按照当前车的车货总重、当前车的各轴重、当前车的各轴距、当前车与后面相邻最近车辆之间的车头时距以及当前车的与后面相邻最近车辆的车头间距、车辆间距的格式记录并整理成表，即可得到当前车辆在当前截面的完整荷载流数据；2)、判断若当前荷载流进入的是桥梁上的简支梁，进入步骤3)；判断若当前荷载流进入的是桥梁上的三跨连续梁，进入步骤4)；3)、设轴重P0作用在桥梁上x处，y为与桥梁上x处对应位置影响线上的影响值，则轴重P0作用在在桥梁上x处的实际效应值的大小为P0·y；设一组轴重P1，P2，…，Pn作用在桥梁上，轴重P1，P2，…，Pn的作用位置分别为桥梁上x1，x2，…，xn处，且相应影响线上对应的影响值分别为y1，y2，…，yn，则轴重P1，P2，…，Pn共同作用在桥梁上时产生的实际效应值S为：其中，若所述影响线为支座剪力影响线，则S表示梁上的支座剪力效应值；若所述影响线为跨中弯矩影响线，则S表示跨中弯矩效应值；若所述影响线为支座弯矩影响线，则S表示支座弯矩效应值；当计算简支梁支座剪力实时效应时，将汽车荷载流数据送入简支梁的支座剪力影响线方程即式(2-2)中：按照荷载流以1m的步长向前移动来计算，从荷载流的第一辆车从车头开始数的第一个轴上桥开始，到荷载流中最后一辆车从车头开始数的最后一个轴下桥结束，荷载流每向前移动一次，即每向前移动1m的步长，计算汽车荷载流此时作用在简支梁上的所有轴所在位置对应的影响线上的影响值，同时，计算荷载流每向前移动一次作用在简支梁上的所有轴所产生的支座剪力效应值；坐标系中坐标原点O为车辆上桥点的位置，x轴的正方向以荷载流在桥上的移动方向为正方向，支座A为简支梁上车辆上桥点处的支座；支座A截面处影响线：其中，以简支梁上车辆上桥点为坐标原点，l为简支梁的计算跨径，即简支梁两支座中心轴线的距离，x为荷载流中当前车辆的当前计算轴每移动一次作用在简支梁上对应的距离坐标原点的距离，单位为米，y为作用在简支梁上的当前车辆当前计算轴所在位置x经计算得到的影响值；荷载流每向前移动1m时简支梁上作用的所有轴对支座A截面产生的支座剪力效应计算公式：FRA＝∑Pi·yi(2-3)当计算简支梁跨中弯矩实时效应时，将汽车荷载流数据送入简支梁的跨中弯矩影响线方程中：按照荷载流以1m的步长向前移动来计算，从荷载流的第一辆车从车头开始数的第一个轴上桥开始，到荷载流中最后一辆车从车头开始数的最后一个轴下桥结束，荷载流每向前移动一次计算汽车荷载流此时作用在简支梁上的所有轴所在位置对应的影响线上的影响值，同时，计算荷载流每向前移动一次作用在简支梁上的所有轴所产生的跨中弯矩效应值；跨中弯矩处影响线方程：其中，简支梁跨中弯矩影响线方程为分段函数，以简支梁上车辆上桥点为坐标原点，l为简支梁的计算跨径，即简支梁两支座中心轴线的距离，x为荷载流中当前车辆的当前计算轴每移动一次作用在简支梁上对应的距离坐标原点的距离，单位为米，y为作用在简支梁上的当前车辆当前计算轴所在位置x经计算得到的影响值；荷载流每向前移动1m时简支梁上作用的所有轴对跨中截面产生的跨中截面效应计算公式：Ml/2＝∑Pi·yi(2-5)4)、若荷载流进入桥梁上的三跨连续梁范围内：若汽车荷载流进入三跨连续梁的中跨跨中弯矩影响线中，按照荷载流以5m的步长向前移动来计算，从荷载流的第一辆车从车头开始数的第一个轴上桥开始，到荷载流中最后一辆车从车头开始数的最后一个轴下桥结束，荷载流每向前移动一次计算汽车荷载流此时作用在连续梁上的所有轴所在位置对应的影响线上的影响值，并计算荷载流每向前移动一次作用在连续梁上的所有轴所产生的中跨跨中弯矩效应值：中跨跨中截面的弯矩影响线方程为：其中，三跨连续梁的中跨跨中弯矩影响线方程为一个分段函数，每一跨均以连续梁上车辆上桥点为坐标原点，所述连续梁为三等跨连续梁，即l为连续梁每一跨的计算跨径，即连续梁上相邻两支座中心轴线间的距离，x为荷载流每移动一次步长5m后作用在连续梁各跨上的车辆的相应轴分别对应的距离坐标原点的距离，y为作用在连续梁各跨上的车辆的相应轴所在位置x所计算得到的影响值；荷载流每向前移动一步5m时连续梁所有跨上作用的所有轴对中跨跨中截面产生的弯矩效应计算公式：M中跨，l/2＝∑Pi·yi(2-7)若汽车荷载流进入三跨连续梁的边跨跨中弯矩影响线中，使荷载流以5m的步长向前移动，从荷载流的第一辆车从车头开始数的第一个轴上桥开始，到荷载流中最后一辆车从车头开始数的最后一个轴下桥结束，荷载流每向前移动一次计算汽车荷载流此时作用在连续梁上的所有轴所在位置对应的影响线上的影响值，并计算荷载流每向前移动一次作用在连续梁上的所有轴所产生的边跨跨中弯矩效应值；边跨跨中截面的弯矩影响线方程为：其中，三跨连续梁的边跨跨中弯矩影响线方程为一个分段函数，每一跨均以连续梁上车辆上桥点为坐标原点，所述连续梁为三等跨连续梁，即l为连续梁每一跨的计算跨径，即连续梁上相邻两支座中心轴线间的距离，x为荷载流每移动一次5m后作用在连续梁各跨上的所有轴分别对应的距离坐标原点的距离，y为作用在连续梁各跨上的各个轴所在位置x所计算得到的影响值；荷载流每向前移动一步5m时连续梁所有跨上作用的所有轴对边跨跨中截面产生的弯矩效应计算公式：M边跨，l/2＝∑Pi·yi(2-9)若汽车荷载流进入连续梁的中间支座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法，其特征在于：包括如下步骤：/n1)、获取实际汽车荷载流数据：根据在公路上预设截面所设置的动态称重系统WIM系统，以单个车道为单位，监测记录通过当前截面的荷载流的车辆信息：包括轴重、轴距、车头时距、平均时速信息，将桥梁上实际通过的荷载流数据按照当前车的车货总重、当前车的各轴重、当前车的各轴距、当前车与后面相邻最近车辆之间的车头时距以及当前车的与后面相邻最近车辆的车头间距、车辆间距的格式记录并整理成表，即可得到当前车辆在当前截面的完整荷载流数据；/n2)、判断若当前荷载流进入的是桥梁上的简支梁，进入步骤3)；判断若当前荷载流进入的是桥梁上的三跨连续梁，进入步骤4)；/n3)、设轴重P

【技术特征摘要】
1.一种桥梁上实时动态汽车荷载效应计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)、获取实际汽车荷载流数据：根据在公路上预设截面所设置的动态称重系统WIM系统，以单个车道为单位，监测记录通过当前截面的荷载流的车辆信息：包括轴重、轴距、车头时距、平均时速信息，将桥梁上实际通过的荷载流数据按照当前车的车货总重、当前车的各轴重、当前车的各轴距、当前车与后面相邻最近车辆之间的车头时距以及当前车的与后面相邻最近车辆的车头间距、车辆间距的格式记录并整理成表，即可得到当前车辆在当前截面的完整荷载流数据；
2)、判断若当前荷载流进入的是桥梁上的简支梁，进入步骤3)；判断若当前荷载流进入的是桥梁上的三跨连续梁，进入步骤4)；
3)、设轴重P0作用在桥梁上x处，y为与桥梁上x处对应位置影响线上的影响值，则轴重P0作用在在桥梁上x处的实际效应值的大小为P0·y；设一组轴重P1，P2，…，Pn作用在桥梁上，轴重P1，P2，…，Pn的作用位置分别为桥梁上x1，x2，…，xn处，且相应影响线上对应的影响值分别为y1，y2，…，yn，则轴重P1，P2，…，Pn共同作用在桥梁上时产生的实际效应值S为：



其中，若所述影响线为支座剪力影响线，则S表示梁上的支座剪力效应值；若所述影响线为跨中弯矩影响线，则S表示跨中弯矩效应值；若所述影响线为支座弯矩影响线，则S表示支座弯矩效应值；
当计算简支梁支座剪力实时效应时，将汽车荷载流数据送入简支梁的支座剪力影响线方程即式(2-2)中：按照荷载流以1m的步长向前移动来计算，从荷载流的第一辆车从车头开始数的第一个轴上桥开始，到荷载流中最后一辆车从车头开始数的最后一个轴下桥结束，荷载流每向前移动一次，即每向前移动1m的步长，计算汽车荷载流此时作用在简支梁上的所有轴所在位置对应的影响线上的影响值，同时，计算荷载流每向前移动一次作用在简支梁上的所有轴所产生的支座剪力效应值；
坐标系中坐标原点O为车辆上桥点的位置，x轴的正方向以荷载流在桥上的移动方向为正方向，支座A为简支梁上车辆上桥点处的支座；支座A截面处影响线：



其中，以简支梁上车辆上桥点为坐标原点，l为简支梁的计算跨径，即简支梁两支座中心轴线的距离，x为荷载流中当前车辆的当前计算轴每移动一次作用在简支梁上对应的距离坐标原点的距离，单位为米，y为作用在简支梁上的当前车辆当前计算轴所在位置x经计算得到的影响值；
荷载流每向前移动1m时简支梁上作用的所有轴对支座A截面产生的支座剪力效应计算公式：
FRA＝∑Pi·yi(2-3)
当计算简支梁跨中弯矩实时效应时，将汽车荷载流数据送入简支梁的跨中弯矩影响线方程中：按照荷载流以1m的步长向前移动来计算，从荷载流的第一辆车从车头开始数的第一个轴上桥开始，到荷载流中最后一辆车从车头开始数的最后一个轴下桥结束，荷载流每向前移动一次计算汽车荷载流此时作用在简支梁上的所有轴所在位置对应的影响线上的影响值，同时，计算荷载流每向前移动一次作用在简支梁上的所有轴所产生的跨中弯矩效应值；
跨中弯矩处影响线方程：



其中，简支梁跨中弯矩影响线方程为分段函数，以简支梁上车辆上桥点为坐标原点，l为简支梁的计算跨径，即简支梁两支座中心轴线的距离，x为荷载流中当前车辆的当前计算轴每移动一次作用在简支梁上对应的距离坐标原点的距离，单位为米，y为作用在简支梁上的当前车辆当前计算轴所在位置x经计算得到的影响值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清富，赵姝彬，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41