白蓉蓉

摘要：隨著我國(guó)交通水平的增長(zhǎng)，礦區(qū)公路橋梁的可靠性逐漸受到了人們的重視，因?yàn)榈V區(qū)公路橋梁受長(zhǎng)期礦業(yè)開(kāi)采影響，其地質(zhì)情況容易出現(xiàn)松動(dòng)等不良問(wèn)題，此時(shí)其安全性相對(duì)較低，同時(shí)在交通層面上，車輛行駛時(shí)造成的荷載效應(yīng)會(huì)對(duì)礦區(qū)公路橋梁地基造成擾動(dòng)，結(jié)合其地質(zhì)情況的不良表現(xiàn)，可能引發(fā)安全事故，對(duì)此在安全原則上，有必要對(duì)礦區(qū)公路橋梁的可靠度進(jìn)行評(píng)估。

關(guān)鍵詞：汽車荷栽效應(yīng);礦區(qū)公路橋梁;可靠度評(píng)估

中圖分類號(hào)：U448.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）09-0085-05

汽車在行駛過(guò)程當(dāng)中車輛本身的重量、載物重量以及行駛動(dòng)能都會(huì)以荷載的形式施加于公路橋梁，此時(shí)在安全原則上，公路橋梁必須具備充足的承載能力與穩(wěn)定性，如果不滿足此兩項(xiàng)要求，則該公路橋梁的可靠度不足。而礦區(qū)公路橋梁正是一種容易出現(xiàn)可靠度不足的公路橋梁工程，因?yàn)槠湮挥诘V區(qū)，受長(zhǎng)期礦業(yè)開(kāi)采影響，其土體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)情況大概率存在不良表現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上礦區(qū)公路橋梁的承載能力與穩(wěn)定性容易出現(xiàn)問(wèn)題，但在科學(xué)原則上，不能因?yàn)榈V區(qū)公路橋梁容易出現(xiàn)此類問(wèn)題而直接進(jìn)行判定，有必要先進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果來(lái)決定其可靠度，如可靠度確實(shí)不足，則需要采取相應(yīng)安全措施。

1礦區(qū)公路橋梁汽車載荷分析

因?yàn)椴煌V區(qū)公路橋梁的汽車載荷不同，所以無(wú)法一概而論，對(duì)此本文出于實(shí)踐性考慮，將結(jié)合某實(shí)例礦區(qū)公路橋梁展開(kāi)相關(guān)工作。下文主要對(duì)實(shí)例礦區(qū)公路橋梁的汽車載荷進(jìn)行分析。

1.1實(shí)例礦區(qū)公路橋梁概況

某礦區(qū)公路橋梁建立至今18年，全長(zhǎng)57.228km，凈寬11m+2×0.5m，共含有33座通車橋梁，其中特大型橋梁1座、大型橋梁13座、中小型橋梁19座。根據(jù)當(dāng)?shù)毓芾聿块T(mén)資料得知，實(shí)例礦區(qū)公路橋梁設(shè)計(jì)汽車載荷為汽車一超20級(jí)、掛車-120。

1.2汽車載荷數(shù)據(jù)收集

文章針對(duì)實(shí)例礦區(qū)公路橋梁進(jìn)行了為期lOd的監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)得到了相應(yīng)數(shù)據(jù)項(xiàng)，匯總后即為監(jiān)測(cè)結(jié)果。下文將對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

1.1.1數(shù)量

根據(jù)監(jiān)測(cè)共得到55665個(gè)車輛數(shù)據(jù)，且經(jīng)實(shí)際監(jiān)控得知，這些車輛分兩個(gè)方向行駛于實(shí)例礦區(qū)公路橋梁當(dāng)中，對(duì)此文中所指兩個(gè)方向?yàn)樯闲小⑾滦?，其中上行方向車輛多為空車（非載貨車輛），共25527輛;下行車輛多為載貨車輛，共30138輛，圖1、2為上、下行各類車輛比例圖。

此外，針對(duì)上、下行車輛的功能表現(xiàn)可見(jiàn)，實(shí)例礦區(qū)公路橋梁上、下行車輛存在較大的重量差異，即上行車輛普遍為空車，重量相對(duì)較小，而下行車輛多為載貨車或運(yùn)煤車，且其中99.7%都出于滿載狀態(tài)，造成了巨大的重量差。

1.1.2結(jié)果分析

據(jù)上述數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，得到實(shí)例礦區(qū)公路橋梁汽車載荷的四大特征，即六型車多為載貨或運(yùn)煤車;六型車在總交通量中占大比;重載車輛方向性較為統(tǒng)一;堵車現(xiàn)象嚴(yán)重，下文將對(duì)這四大特征進(jìn)行具體分析。

1）六型車多為載貨或運(yùn)煤車，因?yàn)閷?shí)例礦區(qū)公路橋梁周邊礦山中依舊存在大量礦業(yè)開(kāi)采活動(dòng)，所以為了滿足開(kāi)采工作需求，礦業(yè)單位多采用六型車進(jìn)行進(jìn)行運(yùn)輸。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果得知，文中監(jiān)測(cè)到了35716輛載貨或運(yùn)煤車，其中六型車總量為35510量，占終必的99.4%。

2）六型車在總交通量中占大比，針對(duì)實(shí)例礦區(qū)公路橋梁交通總量得知，其汽車類型多為六型車，原因在于該公路橋梁為煤炭資源運(yùn)輸?shù)闹匾窂?，所以出現(xiàn)了較大占比。根據(jù)圖2、3可見(jiàn)其上行方向六型車占總比62%、下行方向六型車占總比65%。

3）重載車輛方向性較為統(tǒng)一，上文所述，實(shí)例礦區(qū)公路橋梁作為煤礦運(yùn)輸要道，其六型車行駛方向十分明顯，即上行方向車輛多為空載車輛，方向?yàn)榈V區(qū)內(nèi)部;下行方向多為滿載車輛，方向向外。在此條件下，說(shuō)明礦區(qū)公路橋梁的上、下行方向的汽車荷載存在較大區(qū)別。

4）堵車現(xiàn)象嚴(yán)重結(jié)合六型車車輛規(guī)格、實(shí)例礦區(qū)公路橋梁凈寬、上下行方向通車量綜合分析可見(jiàn)，實(shí)例礦區(qū)公路橋梁凈寬并不能滿足六型車上下行方向通車量需求，基本上單方向容量只能容納一輛六型車，否則就會(huì)出現(xiàn)占道的交通問(wèn)題。圖3給出了實(shí)例礦區(qū)公路橋梁堵車實(shí)況圖。

1.3軸距和軸重分析

結(jié)合理論得知，汽車的軸距和軸重與其帶來(lái)的荷載有一定關(guān)系，所以有必要進(jìn)行分析，但本文監(jiān)測(cè)面積較大，無(wú)法實(shí)際得到車輛軸距、軸重?cái)?shù)據(jù)，對(duì)此文章將圍繞國(guó)家車輛劃分標(biāo)準(zhǔn)得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。圖4為各車型軸距和軸重分配比例。

2實(shí)例礦區(qū)公路橋梁可靠度分析

結(jié)合上述汽車載荷表現(xiàn)，下文將針對(duì)實(shí)例礦區(qū)公路橋梁局部段進(jìn)行可靠度分析工作。

2.1局部段概況

實(shí)例礦區(qū)公路橋梁局部段總長(zhǎng)13m，類型屬于空心板橋，該局部段位于實(shí)例工程K12+500m處，寬跨度組合為1～13m、全長(zhǎng)32.26m，橋面凈寬為0.5m+1lm+0.5m，設(shè)計(jì)載荷與上述相同。圖5為橫斷面一般構(gòu)造。

2.2極限狀態(tài)方程建立

針對(duì)汽車載荷對(duì)橋梁可靠度的影響，有必要圍繞公路橋梁的極限狀態(tài)進(jìn)行方程建立，以保障分析的內(nèi)容。具有代表性，文中所述是在排除其他荷載因素的前提下，得到了實(shí)例礦區(qū)公路橋梁局部段的承載能力極限狀態(tài)方程，見(jiàn)公式（1），式中R代表結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力;s。代表恒載效應(yīng);s。代表汽車荷載效應(yīng)。

結(jié)合公式1對(duì)R、sG、so進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果代表三者在實(shí)例礦區(qū)公路橋梁局部段上的分布類型、數(shù)據(jù)參數(shù)，此時(shí)可以采用M-C重要抽樣法計(jì)算得出可靠指標(biāo)。

2.3汽車荷載對(duì)橋梁可靠度影響計(jì)算

綜合上述M-C重要抽樣法進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合梁格法得到實(shí)例礦區(qū)公路橋梁局部段的有限元模型，其中以梁?jiǎn)挝粸橹髁骸?/p>

針對(duì)實(shí)例下行方向汽車荷載對(duì)橋梁可靠度的影響進(jìn)行計(jì)算，因上行汽車載荷較小，屬于次要因素，同時(shí)上行計(jì)算方法與下行計(jì)算方法一樣，所以沒(méi)有必要分開(kāi)計(jì)算。圍繞實(shí)例礦區(qū)公路橋梁局部段下行方向的空心板，借助MIDAS CIVIL軟件得到各空心板的跨中截面正彎矩抗力數(shù)值如表1所示。