第４０卷 第１２期
２０１２年 １２月
华 中 科 技 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
Ｊ ．Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖ ．ｏｆ Ｓｃｉ ．＆ Ｔｅｃｈ ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ ．４０ Ｎｏ ．１２
Ｄｅｃ ． ２０１２
收稿日期 ２０１２‐０６‐２８ ．
作者简介 卫 军（１９５７‐） ，男 ，教授 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：
ｊ
ｕｎｅｗｅｉｉ＠ １２６ ．ｃｏｍ ．
基金项目 国家高技术研究发展计划资助项目 （２００９ＡＡ１１Ｚ１０１） ；国家自然科学基金资助项目 （５１１７４２９１） ．
重 载 铁 路 桥 梁 服 役 性 能 评 估
卫 军 张 萌 董荣珍 黄 滢
（中南大学土木工程学院 ，湖南 长沙 ４１００７５）
摘要 从竖向刚度和平顺性二方面入手 ，考虑徐变 、钢筋锈蚀等不同因素对时变刚度的影响 ，建立桥梁静活载
产生的弹性挠度变形模型和恒载产生的长期挠度变形模型 ．将弹性挠度值和长期挠度值分别作为对竖向刚
度和平顺性评估的指标 ，应用贝叶斯推衍模型 ，以先验模型为基础 ，融合 ｔ
０
时刻的工程检测数据 ，对 ｔ
０
时刻上
述指标进行更新推衍并与允许值对比 ；以更新后的先验模型为基础 ，通过分析其变化趋势及与允许值间的关
系 ，实现对重载铁路桥梁服役性能随运营时间演变的评估和预测 ．通过在工程实测中的应用表明评估结果与
实际情况符合较好 ．
关键词 重载铁路桥梁 ；服役性能 ；时变刚度 ；平顺性 ；贝叶斯理论
中图分类号 Ｕ４４７ ；ＴＵ３７５ 文献标志码 Ａ 文章编号 １６７１‐４５１２（２０１２）１２‐０１０３‐０４
Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｉｎ‐ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ‐ｌｏａｄ ｒａｉｌｗａｙ ｂｒｉｄｇｅｓ
Ｗ ｅｉ Ｊｕｎ Ｚｈａｎ
ｇ
Ｍｅｎ
ｇ
Ｄｏｎ
ｇ
Ｒｏｎ
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ｚ ｈｅｎ Ｈ ｕａｎ
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Ｙ ｉｎ
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（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７５ ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｉｄｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ，ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｅｌａｓ‐
ｔｉｃ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｓｔａｔｉｃ ｌｉｖｅ ｌｏａｄ ａｎｄ ｌｏｎｇ‐ｔｅｒｍ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｅａｄ ｌｏａｄ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ，ｃｏｎｓｉｄ‐
ｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｉｍｅ‐ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ．Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｅｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｎｄ
ｌｏｎｇ‐ｔｅｒｍ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｓ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｉｄｅ ｐｅｒ‐
ｆｏｒｍａｎｃｅ ，ｔｈｅ Ｂａｙｅｓｉａｎ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｕｐｄａｔｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ａｂｏｖｅ ｆｏｒ ｔｉｍｅ ｔ
０
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｉｏｒ
ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｌｉｍｉｔｓ ，ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｆｏｒ ａｎｙ ｔｉｍｅ ｔ
０
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｐｄａｔｅｄ
ｐ
ｒｉｏｒ ｍｏｄｅｌ ．Ｔｈｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｔｒｅｎｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｌｉｍｉｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ
ｔｈｅ ｔｉｍｅ‐ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｉｎ‐ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｅａｖｙ ｈａｕｌ ｒａｉｌｗ ａｙ ｂｒｉｄｇ‐
ｅｓ ．Ｉｔ ｉｓ ｓｅｅｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｇｒｅｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｅａｖｙ‐ｌｏａｄ ｒａｉｌｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ；
ｐ
ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ； ｔｉｍｅ‐ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ； ｒｉｄｅ ｐｅｒ‐
ｆｏｒｍａｎｃｅ ；Ｂａｙｅｓｉａｎ ｔｈｅｏｒｙ
桥梁作为交通线的咽喉 ，保证其服役过程中
的安全性和可靠性尤为重要 ．铁路桥梁服役性能
的评估包括承载力 、竖向刚度和平顺性评估 ．对在
役重载铁路桥梁服役性能的评估除国内外研究已
经较成熟的承载力评估
［１
‐
２］
外 ，还主要包括 ２ 方
面 ：一方面是对桥梁刚度的控制 ，体现为枟铁路桥
梁检定规范枠中要求定期测量动载挠度 ，以检测梁
竖向刚度是否符合要求 ；另一方面是对桥梁平顺
性的控制 ，体现为枟铁路线路设计规范枠中对设计
线（或区段）的限制坡度最大值进行限制 ．针对上
述 ２ 方面评估研究的不足 ，本课题通过建立重载
铁路桥梁刚度的时变模型 ，率先对重载铁路桥梁
的服役性能的评估方法展开全方面的研究 ．
１ 桥梁刚度的时变模型
由于裂缝对桥梁结构刚度有明显的影响 ，因
此为工程整体控制引入等效时变刚度
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