大件车作用下独柱墩弯桥倾覆风险快速预测
Fast Prediction of Overturning Risk of Single‑pilar Pier Curved Girder Bridge under the Action of Customized Transport Vehicle
- 防灾减灾工程学报 2023年43卷第3期 页码：474-483
- 作者机构：
长安大学公路学院，陕西 西安 710064
- 作者简介：
徐康（1997—），男，硕士研究生。主要从事独柱墩曲线梁桥抗倾覆研究。E-mail: surcondear@chd.edu.cn
- 基金信息：国家自然科学基金(51878058);国家重点研发计划项目(2019YFB1600702)
DOI：
中图分类号： U441.2收稿：2022-08-28，
修回：2022-09-30，
纸质出版：2023-06-28
- 稿件说明：
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徐康,王涛,刘博等.大件车作用下独柱墩弯桥倾覆风险快速预测[J].防灾减灾工程学报,2023,43(03):474-483.
XU Kang,WANG Tao,LIU Bo,et al.Fast Prediction of Overturning Risk of Single‑pilar Pier Curved Girder Bridge under the Action of Customized Transport Vehicle[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(03):474-483.
徐康,王涛,刘博等.大件车作用下独柱墩弯桥倾覆风险快速预测[J].防灾减灾工程学报,2023,43(03):474-483. DOI：
XU Kang,WANG Tao,LIU Bo,et al.Fast Prediction of Overturning Risk of Single‑pilar Pier Curved Girder Bridge under the Action of Customized Transport Vehicle[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2023,43(03):474-483. DOI：
摘要
为了实现大件运输车辆作用下独柱墩弯桥倾覆风险的快速预测，首先对基于刚体转动理论的简化计算方法进行改进，引入车辆转弯模型考虑车轮轨迹，实现车辆荷载的准确和快速加载，定义了稳定因子
η
并提出质心加载法用于确定倾覆轴线；结合变形体理论，提出采用端点偏移的方法对倾覆轴位置进行修正；采用阈值法快速评价桥梁的倾覆风险性，并通过建立ABAQUS实体模型分析了大量桥梁的倾覆过程，确定阈值［
k
c
］的取值；在此基础上建立了独柱墩弯桥倾覆风险快速预测流程。研究结果表明：大件车以稳定状态通过弯桥时其质心轨迹为一圆弧；对倾覆轴线位置进行修正可以考虑主梁变形能力对稳定效应的削减，相比于原简化方法，由改进方法计算的抗倾覆稳定能力
k
c
对桥梁的倾覆风险具有更强的表征能力；抗倾覆稳定能力阈值取值为1.10；基于MATLAB程序语言，编制了弯桥倾覆风险快速预测程序，通过批量输入大件车待通行线路上的独柱墩弯桥信息即可计算出各个桥梁的抗倾覆稳定能力
k
c
，将
k
c
与抗倾覆能力阈值进行比较从而预测出有倾覆风险的桥梁，实现大件车作用下独柱墩弯倾覆风险快速预测。
Abstract
In order to expedite the prediction of overturning risk for single-pillar pier curved girder bridges subjected to custom transport vehicle loads， several modifications and advancements have been made in the calculation approach. Initially， we improved a simplified calculation method， drawing on rigid body rotation theory， and introduced a vehicle turning model to account for wheel tracks， thereby achieving accurate and rapid loading of vehicle load. We defined the stability factor η and proposed the centroid loading method to determine the overturning axis.In conjunction with the deformation theory， we presented the end-point migration method to adjust the position of the overturning axis. Rapid evaluation of bridge overturning risk was performed using the threshold method， and the threshold value ［
k
c
］ was identified by analyzing the overturning process of numerous bridges via established ABAQUS solid models.This facilitated the construction of an overturning risk prediction process for single-pillar pier curved girder bridges. Our results indicated that in a steady state， the centroid path of a custom transport vehicle navigating a curved bridge is an arc. Furthermore， adjusting the position of the overturning axis accounts for the reduction in the stability effect caused by the main beam's deformation capacity. Compared to the original simplified method， the improved method's calculated anti-overturning stability capacity kc provides a more robust characterization of bridge overturning risk. Notably， the kc threshold can be 1.10.Finally， utilizing the MATLAB programming language， we developed a program for rapidly predicting the overturning risk of curved bridges. By inputting the information for batches of single-pillar pier curved girder bridges along the routes intended for custom transport vehicles， the bridges' anti-overturning stability capability kc can be calculated. By comparing kc with the threshold value， we can predict which bridges carry an overturning risk， enabling rapid prediction of overturning risk for single-pillar pier curved girder bridges under the action of custom transport vehicles.
关键词
Keywords
references
吕平 . 独柱墩连续梁桥抗倾覆能力影响因素研究 ［D］. 北京 ： 北京建筑大学 ， 2021 .
Lyu P . Research on influencing factors of anti-overturning capability of single-pillar pier continuous girder bridge ［D］. Beijing ： Beijing University of Civil Engineering and Architecture ， 2021 . （in Chinese）
张利鹏 . 大件运输车辆荷载下独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性研究 ［D］. 西安 ： 长安大学 ， 2020 .
Zhang L P . Anti-overturning stability research of curved beam bridge with single column pier under overloaded customized transport vehicle load ［D］. Xi'an ： Chang'an University ， 2020 . （in Chinese）
Shi X F ， Zhou Z J ， Ruan X . Failure analysis of a girder bridge collapse under eccentric heavy vehicles ［J］. Journal of Bridge Engineering ， 2016 ， 21 （ 12 ）： 05016009 .
Xiong W ， Cai C S ， Kong B ， et al . Overturning-collapse modeling and safety assessment for bridges supported by single column piers ［J］. Journal of Bridge Engineering ， 2017 ， 22 （ 11 ）： 04017084 .
Shi X F ， Zhen C ， Ma H Y ， et al . Failure analysis on a curvedgirder bridge collapse under eccentric heavy vehicles using explicit finite element method： case study ［J］. Journal of Bridge Engineering ， 2018 ， 23 （ 3 ）： 05018001 .
Song T Y ， Deng Q E ， Li G P . Collapse mechanism and full-range analysis of overturning failure of continuous girder bridges ［J］. Advances in Materials Science and Engineering ， 2021 ， 2021 ： 1 - 14 .
李翠华 ， 杨利斌 ， 傅志华 ， 等 . 无锡市312高架桥倾覆事故分析 ［J］. 工程力学 ， 2021 ， 38 （ 9 ）： 203 - 211 .
Li C H ， Yang L B ， Fu Z H ， et al . Forensic analysis of the Wuxi 312 viaduct overturning collapse ［J］. Engineering Mechanics ， 2021 ， 38 （ 9 ）： 203 - 211 . （in Chinese）
彭卫兵 ， 程波 ， 史贤豪 ， 等 . 独柱墩梁桥倾覆破坏机理研究 ［J］. 自然灾害学报 ， 2014 ， 23 （ 5 ）： 98 - 106 .
Peng W B ， Cheng B ， Shi X H ， et al . Research on mechanism of overturning failure of single column pier beam bridge ［J］. Journal of Natural Disasters ， 2014 ， 23 （ 5 ）： 98 - 106 . （in Chinese）
Fan Y X ， Zhu J ， Pei J J ， et al . Analysis for yangmingtan bridge collapse ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2015 ， 56 ： 20 - 27 .
Xu F Y ， Zhang M J ， Wang L ， et al . Recent highway bridge collapses in china review and discussion ［J］. Journal of Performance of Constructed Facilities ， 2016 ， 30 （ 5 ）： 04016030 .
Wardhana K ， Hadipriono F C . Analysis of recent bridge failures in the united states ［J］. Journal of Performance of Constructed Facilities ， 2003 ， 17 （ 3 ）： 144 - 150 .
Deng L ， Wang W ， Yu Y . State-of-the-art review on the causes and mechanismsof bridge collapse ［J］. Journal of Performance of Constructed Facilities ， 2016 ， 30 （ 2 ）： 04015005 .
Peng W B ， Zhao H ， Dai F ， et al . Analytical methodfor overturning limit analysis of single-column pier bridges ［J］. Journal of Performance of Constructed Facilities ， 2017 ， 31 （ 4 ） ： 04017007
王兵见 ， 赵航 ， 张豪 ， 等 . 独柱墩梁桥横向稳定计算理论与验证 ［J］. 中国公路学报 ， 2017 ， 30 （ 9 ）： 93 - 100 .
Wang B J ， Zhao H ， Zhang H ， et al . Lateral stability calculation theory and verification of single-column girder bridge ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2017 ， 30 （ 9 ）： 93 - 100 . （in Chinese）
彭卫兵 ， 徐文涛 ， 陈光军 ， 等 . 独柱墩梁桥抗倾覆承载力计算方法 ［J］. 中国公路学报 ， 2015 ， 28 （ 3 ）： 66 - 72 .
Peng W B ， Xu W T ， Chen G J ， et al . Calculation method for anti-overturning capacity of single column pier girder bridge ［J］. China Journal of Highway and Transport ， 2015 ， 28 （ 3 ）： 66 - 72 . （in Chinese）
吕毅刚 ， 饶攀 ， 韩伟威 ， 等 . 独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆实用计算方法研究 ［J］. 交通科学与工程 ， 2021 ， 37 （ 3 ）： 35 - 40 .
Lyu Y G ， Rao P ， Han W W ， et al . Research on the practical calculation method of anti-overturning of the curved box girder bridge with single column pier ［J］. Journal of Transport Science and Engineering ， 2021 ， 37 （ 3 ）： 35 - 40 . （in Chinese）
彭卫兵 ， 朱志翔 ， 陈光军 ， 等 . 梁桥倾覆机理、破坏模式与计算方法研究 ［J］. 土木工程学报 ， 2019 ， 52 （ 12 ）： 104 - 113 .
Peng W B ， Zhu Z X ， Chen G J ， et al . Research on overturning failure mode of beam bridges and applicability of calculation method ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2019 ， 52 （ 12 ）： 104 - 113 . （in Chinese）
公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 ： JTG 3362—2018 ［S］. 北京 ： 人民交通出版社 ， 2018 .
曹景 ， 刘志才 ， 冯希训 . 箱形截面直线桥及曲线桥抗倾覆稳定性分析 ［J］. 桥梁建设 ， 2014 ， 44 （ 3 ）： 69 - 74 .
Cao J ， Liu Z C ， Feng X X ， et al . Analysis of overturning stability of straight and curved bridges with box sections ［J］. Bridge Construction ， 2014 ， 44 （ 3 ）： 69 - 74 . （in Chinese）
彭卫兵 ， 潘若丹 ， 马俊 ， 等 . 独柱墩梁桥倾覆破坏模式与计算方法研究 ［J］. 桥梁建设 ， 2016 ， 46 （ 2 ）： 25 - 30 .
Peng W B ， Pan R D ， Ma J ， et al . Study of overturning failure modes and anti-overturning calculation methods for single-column pier beam bridges ［J］. Bridge Construction ， 2016 ， 46 （ 2 ）： 25 - 30 . （in Chinese）
宫亚峰 ， 何钰龙 ， 谭国金 ， 等 . 三跨独柱连续曲线梁桥抗倾覆稳定性分析 ［J］. 吉林大学学报（工学版） ， 2018 ， 48 （ 1 ）： 113 - 120 .
Gong Y F ， He Y L ， Tan G J ， et al . Anti-overturning stability analysis for three-span continuous curved girder bridge with single column pier ［J］. Journal of Jilin University（Engineering and Technology Edition） ， 2018 ， 48 （ 1 ）： 113 - 120 . （in Chinese）
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