| 标题 | 城市桥梁受车辆拥堵影响下的灾害与防治 |
| 范文 | 陈渭中 摘要：车辆拥堵是造成桥梁安全与耐久性病害的重要因素之一。本文通过国内外对城市桥梁的车辆通行特点分析，分析了车辆拥堵对城市桥梁的静力影响。综合评述了不同類型车辆在拥堵状况下对桥梁的影响作用的不同。简要分析了在疲劳载荷下车辆堵塞情况下桥梁结构的失效机理，讨论了车辆堵塞对桥梁机械性能的影响。总结了国内对拥堵作用下分析的方法，提出国内对拥堵情况下的难点，并对分析方法的发展趋势做出大胆的假设。 关键词：车辆拥堵；城市桥梁；静力分析 1 绪论 随着城市化进程的不断加快和交通机动化进程的迅速发展，城市道路交通拥堵现象在我国许多城市都不同程度地存在。城市交通堵塞，指在大量车拥挤在城市道路中，长时间不能顺畅通行的情况，在人群出行高峰期特别常见。城市拥堵不但影响城市发展，且对城市道路桥梁造成耐久性的安全问题。本文通过简单分析对拥堵问题对桥梁所产生的静力危害形成以及目前解决方案进行综述。 2 城市桥梁的病害分析 2.1 目前城市拥堵状况的现状 至2015年底，我国机动车保有量达到2.79亿量，平均每百户有31辆机动车，拥有驾驶证的人数3.72亿人，且每年按照0.9%的速率增长。从数据中可看出，我国机动车数量多，驾驶人员数量增长迅猛，城市拥堵状况不容乐观，给交通安全造成很大隐患，尤其对城市中桥梁质量安全带来诸多影响。[1] 此外，我国桥梁建设事业时间跨度大，工艺技术差距大加上侵蚀对桥梁混凝土的破坏加重，这些原因使得很多年代久远的桥梁承受不了设计荷载，且旧桥数量在我国较庞大。由于科技的进步，车辆负重在不断增加，当初建设桥梁时所能承受的荷载不能满足设计要求，种种因素的叠加使桥梁中的某些构件受损，加上拥堵，城市桥梁耐久性岌岌可危。 2.2 城市桥梁特点 虽然各个城市桥梁类型不同，车型不同，但根据数理统计分析可得出规律，从中可看出以下特点：（1）城市桥梁中，由于机动车数量多，且城市中人口居住密集程度大，因此车辆前后车距距离小，容易发生堵车情况；（2）城市桥梁冲击效应、横向纵向折减系数较小；（3）造成拥堵的车辆类型结构单一，大部分是七座以下的轿车；（4）城市桥梁的荷载作用具有明显的区间分隔性，白天是小车荷载，晚上承受货车荷载；（5）城市桥梁跨径一般在50M左右，其结构类型多为简支梁或者连续梁。 2.3 静力分析模型建立 对城市桥梁特点的分析，卢文良教授对常见车流进行模拟，[2]拟定了四种荷载模型，依次是只是小轿车、车辆间距1m；小轿车、大客车，车辆间距1m；小轿车、双轴重车，车辆间距1m；小轿车、两辆双轴重车，车辆间距2m。以19.8m的简支梁桥通过有限元分析建模分别计算上述4种荷载作用下的荷载效应。通过计算表明，前两种荷载组合对桥梁产生的影响远远低于桥梁设计荷载。第三种荷载情况中包含一辆重型车，其荷载效应非常接近该实验桥梁设计荷载极限。最后一种荷载组合中不仅有小轿车，还有两辆重型车，此时荷载产生的跨中最大弯矩和端部最大剪力超过了桥梁承受极限，对桥梁结构的各项性能以及稳定会产生巨大影响。 张建锋建立了类似的荷载模型，[3]他建立的模型相较于卢文良的更加的细化。对一座66m三跨连续梁进行分析，车辆类型有小轿车、大客车、两轴货车、三轴货车、四轴货车，结果较为理想。 2.4 荷载效应分析 原文作者对此作出了详细解释。简单概括，即为轻型车辆的荷载效应对结构影响小。重型车辆的荷载效应较为复杂，大概为与轴数有关的抛物线形。其中3轴效应最强，而4轴效应大于2轴。当荷载效应变化时，效应对主墩所产生的力学特征有明显不同，其中负弯矩变化程度>剪力变化程度>正弯矩变化程度。 2.5 车堵荷载间接损伤 车辆重复行驶在城市桥梁上，对桥梁造成一定的损伤，这种小型损伤的累积对结构造成严重损伤。在车辆拥堵情况下，车辆荷载小于城市桥梁的设计值，但多次出现拥堵，会使桥梁产生疲劳损伤。当出现堵车的情况时，车辆荷载不会直接对桥梁造成伤害，但是会产生损伤，而这种情况出现多次就会对桥梁结构的各种安全参数造成伤害。[4]考虑荷载叠加效应也会对桥梁安全性能造成不利的影响，所以为安全考虑，设计时应考虑车辆拥堵荷载与其他荷载的叠加。[5] 3 总结 （1）车辆拥堵状况在我国大多数城市中经常遇到。车辆荷载通过轮胎传递到桥面上占据桥梁所受荷载的大部分。车辆拥堵间接对桥梁造成影响。 （2）车辆拥堵会对桥梁造成多种影响，例如路面受损、对伸缩缝造成破坏。同时，这些因素会加大车辆对桥梁的冲击力，降低桥梁结构性能，使得桥梁变得愈不安全。 （3）当拥堵情况全是由货车造成时，三轴货车拥堵所产生的效应最强，而且可发现下列现象：三轴货车效应会高于四轴货车，两轴货车效应会小于四轴货车，小轿车产生的效应最小，大客车介于两轴货车与小轿车之间。并且这种情况下，作用在桥梁上的荷载效应将会变得十分危险。 参考文献： [1]李建明，陈兴冲，冯德飞.城市桥梁在拥堵车辆作用下的荷载效应[J].兰州交通大学学报，2008（03）. [2]卢文良，冯德飞.车辆拥堵对城市桥梁安全性和耐久性的影响[J].科学技术与工程，2007（08）. [3]张建锋.车辆拥堵对城市桥梁的静力影响分析[J].建筑监督检测与造价，2014（02）. [4]胡益良.拥堵车辆怠速作用对城市桥梁的动力影响分析[J].科学技术与工程，2014（21）. [5]宋传平.道路拥堵问题分析及解决途径·城市车辆.2003，（4）：2123. |
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