承载能力评估范文（精选9篇）
承载能力评估 第1篇
关键词：公路桥梁,承载能力,静载试验,检测,评估
1 桥梁概况
该大桥修建于1971年,位于5.12地震灾区江油市,该桥上部结构为T形简支梁桥,每跨22.2 m,全长139.2 m。
大桥按照当时前苏联规范设计,主梁全部采用M300号混凝土,主梁全长为22.16 m,计算跨径为21.60 m,桥面宽度:净7 m+2×1.0 m人行道。桥面铺装采用M300号防水混凝土。钢筋采用普通钢筋16Mn钢。
桥梁荷载:汽—13,拖—60,限制条件下还验算了T-141牵引车牵引下的拖车,一行列车全重152.28 t。
经过多年使用,桥梁出现不同程度的老化和损伤现象。现运营管理部门拟由此桥通行80 t的车辆荷载,因此需要对该桥的使用现状进行全面调查,核算其实际承载能力,并制定超载车辆通行方案。
2 外观检测
2.1 桥面及附属设施的表观状况检测
桥面系包括桥面铺装、人行道、栏杆、灯柱、排水设施及伸缩缝等。
经检测,全桥桥面铺装基本完好,仅在人行道板局部有破坏现象。人行道及缘石局部有脱落、破损;伸缩缝基本完好。除边跨桥台处的支座出现错位和变形外,其余各处支座基本完好。
2.2 桥跨结构
检查与观测的内容包括:T梁是否开裂、变形和渗水、T梁之间的联系是否完好,有否变位。
经检查,桥梁第二跨T梁腹板、第三跨T梁腹板有少量裂缝,裂缝形态为沿桥宽方向的横向裂缝,裂缝长度介于0.15 m～0.8 m之间,宽度介于0.06 mm～0.18 mm之间。检测发现,部分T梁翼缘与翼缘连接处出现混凝土脱落,甚至露筋。桥跨的排水系统及其他配套设施无明显损坏,但部分栏杆与栏杆立柱间存在裂缝,并有松动现象。
2.3 下部结构
1)桥台材料的风化、剥落、开裂、错位、下沉及水平位移或转动,支座是否完好,基础冲刷、腐蚀等;
2)裂缝状况及分布规律。经检查,桥墩的裂缝主要存在于第三跨、第五跨桥墩系梁与墩柱连接处以及边跨桥台。检测发现,所有的墩柱都存在中度甚至较强风化现象,混凝土出现脱落和蜂窝麻面,墩柱下端受到河水冲刷的现象十分明显。检测发现,第一跨桥墩盖梁靠上游侧出现明显裂缝,且混凝土有蜂窝麻面情况;靠下游侧出现较严重的混凝土脱落及露筋。
2.4 结构线形测量
在线形测量过程中,全桥桥面上共布置了A,B,C三个测试断面,A,B,C三个测试纵断面从上游到下游依次布置在两个车行道的边缘线及桥梁中心线上。A～C断面实测桥面线形和设计桥面线形的对比曲线见图1,二者之间的偏差曲线见图2。
从图1和图2中可以看出,桥面线形局部变化较大,东侧桥面最大偏差36.5 mm,西侧桥面最大偏差36.5 mm,中间跨处桥面最大偏差47.5 mm。
3 静载试验
3.1 试验方案
该桥主要是需要判定在建成将近40年后能否承受现行规范规定的汽车荷载等级,并判定能否通过一辆80 t的重车。根据桥梁的实际情况,建立桥梁的实际计算模型,计算出该桥最不利截面的控制弯矩,初步计算出该桥的承载能力能够满足现行规范公路Ⅱ级车道荷载要求,并且在限速的条件下可通过一辆80 t重车(见图3)。通过计算,制定出详细的静载试验方案,验证试验结果。
试验方案设置两辆20 t的重车,布置在跨中位置,并在跨中和1/4跨与3/4跨三个位置分别布置位移测点,在每片梁的梁底布置应力测点。
3.2 静载试验结果
1)挠度测试结果。
试验荷载作用下桥梁挠度实测值与计算值的比较见表1。由表1可以看出,加载时的各截面处挠度结构校验系数介于0.54～0.68之间,满足试验方法建议的0.50～0.90的范围,说明桥跨结构具有足够的刚度。
2)应力测试结果。
试验荷载作用下桥梁测试截面应力实测值与计算值比较见表2。加载时的应力结构校验系数为0.46,满足试验方法建议的0.40～0.80范围,桥跨结构强度满足设计要求。
4 结语
4.1 外观检测结论
1)桥面线形局部变化较大,江油侧桥面最大偏差36.5 mm,任家坝侧桥面最大偏差36.5 mm,中间跨处桥面最大偏差47.5 mm。2)桥梁第二跨T梁腹板、第三跨T梁腹板、第四跨T梁腹板及3号、5号桥墩系梁与墩柱连接处有少量裂缝,腹板的裂缝为沿桥宽方向的横向裂缝,系梁处裂缝为沿系梁与墩柱的接触面。T梁梁体裂缝宽度介于0.06 mm～0.18 mm之间,桥台裂缝介于1.4 mm～1.6 mm之间,系梁裂缝介于0.4 mm～1.2 mm之间,实测裂缝深度介于10.8 mm～21.5 mm之间。3)桥墩柱普遍存在较严重的风化现象,伴有蜂窝麻面及混凝土脱落。1号桥墩盖梁上游处开裂明显,下游处混凝土明显脱落并露筋。4)桥面部分栏杆受到破坏,出现裂缝或断裂。
4.2 静载试验结论
1)加载时的挠度结构校验系数介于0.54～0.68之间,均满足试验方法建议的0.50～0.90的范围,说明桥跨结构具有足够的刚度。2)加载时的应力结构校验系数为0.46,满足试验方法建议的0.40～0.80的范围,桥跨结构强度满足设计要求。
桥跨结构具有足够的强度和刚度,能满足汽—13,拖—60的设计荷载等级的使用要求,由于计算荷载是按照图3中的车型进行计算,因此当需要通行80 t重车时,需要严格按照图3中的车型选择通行车辆,并同时低速匀速沿桥跨中心线通行;目前桥跨结构局部出现开裂、破损等现象,影响结构的长期耐久性,建议适当修复加固。
参考文献
[1]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S].
[2]TJ 021-89,公路桥涵设计通用规范[S].
[3]JTJ D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
承载能力评估 第2篇
提出既有桥梁可靠度鉴定的`一种新方法-全过程动态可靠度法,该方法综合考虑了抗力、荷载以及目标可靠指标等因素的时变性.基于全过程动态可靠度法,对马迹塘公路桥进行承载能力评估,预测该桥的剩余寿命.
作 者：邓桂萍 李星新 DENG Gui-ping LI Xing-xin 作者单位：邓桂萍,DENG Gui-ping(广东交通集团检测中心,广州,510800)
李星新,LI Xing-xin(中铁大桥局武汉桥梁科学研究院有限公司,武汉,430034)
老龄铆接钢桥承载能力评估与研究 第3篇
广州海珠桥始建于1929年, 为广州八景之一, 位于市中心, 横跨珠江, 是市区南北交通要道。该桥始建于1929年, 1933年通车, 原桥为三孔下承式简支桁架梁体系, 经过以上历次改造, 海珠桥现为三跨连续索桁混合结构, 跨径布置为67.79+49.10+67.79=184.68m, 总体布置见图1。目前, 随着广州市交通的发展, 海珠大桥的交通量急剧增加, 高峰时每小时机动车已达到3800余辆。同时, 大桥却因腐蚀、各种荷载的静力和动力作用, 出现了大量的病害和损伤, 直接威胁到桥梁的正常运营和安全性。
本文结合海珠桥全面检测评估项目, 针对老龄铆接钢桥的病害, 从多个方面 (外观普查、无损检测、承载能力检算及失效分析、疲劳寿命评估) 对此类桥梁的承载能力检测评估技术做了系统介绍, 提供了一套完整的老龄钢桥承载能力评估系统, 为以后同类老龄钢桥的评估提供参考, 具有广阔的推广前景。
2 基于外观普查及无损检测的评估方法及结果
2.1 外观普查
外观普查内容主要包括上部结构、下部结构、桥面系普查。
(1) 上部结构普查主要内容为钢结构病害检测和混凝土病害检测。桥梁钢结构病害检测的构件为:主桁杆件、纵横梁、横向联结系、托架、铆钉等;检测时采用目测方法检查杆件锈蚀、永久变形、宏观裂纹、铆接断裂与缺失, 采用锤子敲击检测铆钉的松动情况。桥梁混凝土病害检测的构件为:混凝土桥面板。检查混凝土桥面板混凝土有无裂缝、风化、蜂窝、麻面、钢筋外露锈蚀、孔洞、磨损、表面腐蚀、碳化、剥落等病害情况, 并检查桥面板是否存在非正常的变位;检查一般由目测完成, 辅助以小型工具, 如激光测距仪、卷尺、油漆、钢板尺、游标卡尺、记号笔、数码相机等进行, 裂缝宽度用裂缝测宽仪完成, 梁体变位情况可借助自动安平水准仪和标尺等简单工具进行测量。
(2) 下部结构普查内容为支座检查、桥墩和桥台混凝土缺陷检查等。
(3) 桥面系普查内容为桥面铺装检查、伸缩装置检查、人行道检查、栏杆、排水系统、照明及桥上各类标识的检查等。
2.2 无损检测
无损检测内容包括混凝土强度及碳化层深度检测、裂缝深度和宽度检测、混凝土保护层厚度检测、钢筋锈蚀情况检测、氯离子含量检测、漆膜厚度检测、桥墩基础水下探摸检测、钢结构超声探伤检测、恒载吊杆力及背索索力测量、恒载线形测量、材质分析试验。
(1) 混凝土强度及碳化层深度检测:采用超声回弹综合法对混凝土强度进行检测;碳化深度用游标卡尺和1%酚酞酒精溶液进行测量。
(2) 混凝土保护层厚度检测:采用Hilti PS200钢筋探测仪进行测量, 钢筋探测仪PS200采用电磁感应探测原理, 可探测深度达到180mm, 能高准确性给测出保护层的厚度, 可以估算钢筋的直径。
(3) 钢筋锈蚀情况检测:采用SW-3C型钢筋锈蚀检测仪, 其检测原理是测定钢筋锈蚀电流和测定混凝土的电阻率来测定钢筋的电位 (极化电极原理) 。
(4) 氯离子含量检测:通过现场对混凝土不同深度取样, 对样品进行化学分析的方法加以测定, 根据测定结果分析氯离子在混凝土中随深度的分布, 评判其对钢筋锈蚀的影响程度。
(5) 漆膜厚度检测采用涂膜厚度检测仪检测钢构件漆膜的厚度。
(6) 桥墩基础水下探摸检测:由专业潜水员使用水下录像设备和小块磁铁、铲刀、钢尺、引水定位垂绳、探照灯等简单设备进行检查和记录, 另外采用超声波测深仪对桥梁上下游边缘线投影对应位置的河床进行了连续的河床断面测量。
(7) 钢结构超声探伤检测:桥梁在长期动载荷工况运行下, 并在自然环境及各种应力 (疲劳应力、腐蚀应力) 作用下会产生裂纹, 根据结构形式选用横波探伤法, 检查钢桁架部分主桁受拉杆件和拼接节点板处铆钉孔端面与铆钉结合面缺陷。
(8) 恒载吊杆力及背索索力测量:全桥吊杆及背索索力测试采用频谱分析法进行, 频谱分析法是利用紧固在缆索上的高灵敏度传感器, 拾取缆索在环境振动激励下的振动信号, 经过滤波、放大、谱分析, 得出缆索的自振频率, 根据自振频率与索力的关系, 来确定索力。
(9) 恒载线形测量:采用NA2自动安平精密水准仪进行精密闭合水准测量, 并将测量结果与前期测量资料进行对比, 以确定桥梁线形是否发生改变。
(10) 材质分析试验:海珠桥建造时间较早, 鉴于当时的冶炼水平, 为了确定海珠桥钢材化学成分及其力学性能, 在海珠桥实桥上取四块杆件缀板, 进行化学成分分析、力学性能测试和腐蚀分析, 需注意的是钢材取样时应取连接构件。
2.3 评估结果
通过外观普查和无损检测, 海珠桥存在的主要病害如下。
(1) 钢结构锈蚀非常严重, 其中端部节点板、下弦杆下翼缘、横梁上翼缘、纵梁上翼缘、缀板以及铆钉严重锈蚀, 局部锈蚀深度有2mm~3mm, 且个别部位 (横梁上翼缘等) 锈蚀分层剥落, 丧失承载能力。铆钉锈蚀严重, 部分铆钉烂头, 主要分布在边跨与中跨下弦节点部位, 另外多处部位的铆钉缺失。图2为海珠桥主桥钢结构锈蚀病害的典型图片。
(2) 个别次要连接杆件变形, 但南北边跨靠近支点的上平联振动过大。
(3) 钢支座锈蚀非常严重, 个别部位分层剥落, 活动支座辊轴严重倾斜, 辊轴锈死, 铆钉锈断, 已失去活动的能力, 且支座旁堆放大量垃圾。
(4) 主桥混凝土桥面板病害主要包括桥面板渗水、混凝开裂、压碎、脱落以及钢筋锈蚀等现象。混凝土碳化深度平均碳化深度为11.5mm, 碳化深度较大, 混凝土有所劣化, 但仍未超过钢筋保护层厚度。混凝土抗压强度推定值在18.0MPa~27.1MPa之间, 强度差别较大, 说明个别混凝土板劣化严重。
(5) 主缆钢丝绳情况较好, 表面黄油已干硬结块, 失去防护作用, 吊杆上锚头下部积水, 表面锈蚀, 另外发现主缆外裹胶带已经有老化现象, 部分区域已失去密封防水功效, 雨水可以进入内部造成锚头下部积水。吊杆下锚板均锈蚀, 锚固螺栓油漆起皮剥落, 轻微锈蚀, 上游侧跨中有一根吊杆锚固螺栓缺失, 吊杆失效。
(6) 桥面铺装局部有坑槽和壅包, 多处横向通长开裂破碎, 主要位于南北边跨横梁上方, 车辆通过时, 冲击效应明显;两侧非机动车道露筋严重, 人行道栏杆锈蚀, 个别构件松动, 个别泄水管堵塞;两端伸缩缝堵塞, 伸缩缝旁铺装碎边, 桥头轻度跳车;中跨和边跨连接处未设置伸缩缝, 采用沥青填塞, 沥青破碎开裂, 最大宽度达到3cm, 而且桥面线形在此处是个折角, 跳车现象严重。
(7) 主桥墩身及桥台状况较好, 但局部有蜂窝麻面、坑槽、露筋锈蚀;由于江水冲刷, 桥台和桥墩下层砌缝明显。氯离子含量测试值为0.014%, 均远小于规范要求值, 不会影响墩身混凝土钢筋的耐久性。河床断面测量测量结果表明20#墩附近冲刷较其它部位大。水下基础探摸发现主墩20#、21#墩身均存在破损、淘空, 最大掏空深度为65cm。
(8) 用横波探伤法检查钢桁架部分主桁受拉杆件和拼接节点板处铆钉孔端面与铆钉结合面缺陷, 检测发现部分钢桁架铆钉孔端面与铆钉结合面处有疲劳裂纹的超声波波形显示。
(9) 对比恒载吊杆力及背索索力, 可以看出随着主缆钢丝绳的松弛及桁架内力变化等, 桥梁结构发生了多次内力重分布, 恒载状态下结构受力更为复杂, 整体受力状态与原设计状态有所偏差。
(10) 从化学成分来看, 桥梁所用钢材所含的对耐蚀有利的合金元素, 如Cr、Ni、Cu等, 相比现在的桥梁用钢均低了一个数量级, 耐蚀性较差;从该钢的力学性能看, 下屈服强度为275MPa, 与A3钢接近。其强度高, 冲击韧性不高是因为受当时的冶炼水平所限制, 属沸腾钢, 脱氧不完全, 因此, 夹杂物以椭球状和短条状硫氧化物为主。从锈层的形貌及物相可以看出, 其锈蚀产物为海洋大气和工业大气腐蚀的结果, 主要物相为:α—FeOOH针铁矿、γ—FeOOH纤铁矿, 还有少量非晶态相Fe2O3;分析锈层的形貌及能谱成分表明:锈层的厚度120um左右, 呈多层结构, 以铁的氧硫化物为主, 还有一些其他的成分, 比较复杂。
根据《城市桥梁养护技术规范》中关于对营运阶段桥梁技术状况评估方法的规定, 并结合桥梁结构检测结果, 海珠桥技术状况评定等级为不合格级, 即桥梁结构构件存在损伤, 持续下去将影响桥梁结构安全, 应立即进行修复。
3 承载能力检算及失效分析评估结果
3.1 有限元模型
采用Midas有限元软件进行结构建模, 主桁、纵横梁以及其它横向联结系采用梁单元, 悬索、背索、吊杆采用桁架单元进行模拟, 主桁节点板、桥面铺装、栏杆、桥梁附属设施等对桥梁结构产生的作用等效为节点质量单元, 施加在相应的节点上, 并通过检测数据对结构进行修正, 海珠桥主桥有限元模型如图3。
3.2 杆件内力及应力计算分析
根据目前的交通需求, 取基本可变荷载为3车道汽-15, 人群荷载为3.5kN/m2计算。恒载作用下杆件应力结果见图4, 恒载+活载 (汽车+人群) 作用下杆件应力结果见图5。由图可见, 由于中跨采用了主缆进行加固, 边跨杆件的应力状态明显大于中跨, 最大受拉杆件为U9L8, 恒载作用下应力为92.54MPa, 恒载+活载组合作用下应力为113.38MPa。
3.3 边跨U1L1竖杆失效及缆索系统失效分析
考虑到边跨U1L1竖杆的最易断裂, 为了保证结构的安全, 计算模拟边跨U1L1竖杆失效的情况, 重新计算结构在恒载与活载作用下的应力分布情况, 计算结果见图6, 从图可见, 杆件应力发生重分布, U9L8斜杆应力达113.06MPa。
另外, 经检测发现, 缆索系统内力松弛现象严重, 个别吊杆锚固螺母已缺失, 因此计算模拟缆索系统失效的影响, 重新计算结构在恒载与活载作用下的应力分布情况, 计算结果见图5、图6。由图可见, 缆索系统失效后, U9L8杆件应力达129.16MPa, 对比图4、图5可知, 边跨、中跨杆件内力、应力变化均不大。
3.4 评估结果
通过对海珠桥主桁杆件的受力分析可得:边跨U9L8杆件为最不利受力杆件, 在恒载+活载作用下应力达到113.38MPa, 对于老龄钢桥来说, 已处于一个相当高的水平;边跨U1L1失效后, 边跨杆件内力重分布, 但改变不大;通过对缆索系统的失效分析可知, 现缆索系统出现明显的松弛, 对主桁结构作用大为减弱。
4 疲劳寿命评估结果
4.1 疲劳寿命评估方法
海珠桥疲劳评估内容与方法如下:
(1) 调查海珠桥不同时期的交通流量, 确定汽年车型、车重、车间距的概率模型, 采用Monete-Carlo方法模拟过桥的交通流量;
(2) 对最不利受拉杆件进行连续应力监测, 得到杆件的应力历程, 采用雨流计法进行统计, 得到各测点的应力谱;
(3) 采用Monete-Carlo方法模拟的车流对各应力测点的应力影响线进行加载, 应用雨流计法统计得到各应力测点的模拟应力谱, 并通过实测应力谱进行对比修正。
(4) 查阅国内外规范, 确定铆接钢桥的疲劳强度, 采用Miner线性疲劳累积损伤理论对主要受拉杆件的疲劳寿命进行评估。
疲劳寿命的计算流程见图8。
4.2 应力谱模拟
实际过桥的车辆种类繁多, 如果直接进行模拟, 将会非常复杂, 而且十分不方便, 所以进行荷载模拟的车辆采用交通调查基础上建立的模型车辆。采用Monete-Carlo方法模拟车流具体实现步骤如图9所示。
将Monte-Carlo法形成的模拟车流按每个荷载步向前移动1m, 作用到桥梁杆件的应力影响线上。对每个荷载步, 应力由荷载乘以相应影响线坐标得到。这样对一系列时间点, 就可以得到关心杆件应力历程, 对所得应力历程按雨流法计数来获得应力谱。图10、图11为部分关心杆件的应力谱图。
4.3 疲劳寿命分析
本桥偏安全考虑, 采用AASHTO规范的细节D (71Mpa) 作为铆接钢构件的疲劳强度S-N曲线, 其中m=3, 疲劳极限强度为17.9 Mpa。根据Miner线性累积损理论采用以下公式计算各阶段年疲劳损伤度、总疲劳损伤度以及疲劳寿命。
式中:di—各阶阶年疲劳损度, d为现阶段年疲劳损度;nΔσ—在阶段i, 一年内幅值为Δσ的有效应力循环次数;NΔσ—幅值为Δσ时构件达到疲劳破坏所需经历的循环次数;D—总疲劳损伤度;Y—疲劳寿命;yi—各阶段持续的时间。
表1为根据上式所得的关心杆件的疲劳寿命。
基于S-N曲线的的疲劳寿命分析可知, 海珠桥边跨的疲劳寿命控制杆件为U1L1竖杆, 疲劳寿命为82.84年;中跨疲劳寿命由跨中横梁控制, 疲劳寿命为76.24年。疲劳分析表明边跨竖杆U1L1疲劳寿命已经临近, 疲劳破坏概率增加。
5 结论
综合分析, 桥梁检算表明桥梁承载能力满足现行荷载要求, 但海珠桥钢结构锈蚀严重、普遍, 特别是连接部位、上下翼缘、节点板等部位, 个别截面削弱超过10%;关键构造, 如支座、伸缩缝锈蚀严重, 功能丧失;桥面板、桥面铺装劣化严重、渗水;疲劳分析表明边跨竖杆U1L1疲劳寿命已经临近, 疲劳破坏概率增加。这些缺陷严重影响桥梁的耐久性和安全性, 需对其进行大修或改造。
另外, 近些年, 随着美国I-35W密西西比河大桥桥等钢桥的垮塌, 对于老龄钢桥安全引起大家重视, 据美国高速公路管理局1998年统计资料, 美国境内州级和国家级桥梁279, 543座, 其中因腐蚀不合格需要维修的钢桥6, 8466座。因此, 对此类桥梁应加强检测和养护力度。
建议对此类桥梁每年应进行外观和部分无损项目的检测, 根据检测结果进行针对性的养护工作;每十年进行疲劳寿命评估及承载能力检算及失效分析, 对桥梁是否能够继续工作提供依据。
摘要：二十世纪初至二十世纪七十年代, 我国修建了大量的铆接钢桁架桥, 并且至今仍在运营。在各种自然因素和日益繁重的交通荷载作用下, 这些老龄铆接钢桥均出现了不同程度的损伤, 其承载能力已越来越受到桥梁管理部门的关注。为确保老龄钢桥的使用安全, 避免不必要的维护与更换, 发展一套老龄钢桥承载能力评估系统十分必要。以广州海珠桥为例, 详细的阐述了老龄铆接钢桥承载能力评估的主要内容与方法, 为以后此类桥梁承载能力的评估提供参考, 具有较大的社会与经济价值。
关键词：无损检测,剩余寿命评估,有限元分析,承载能力,安全性评估
参考文献
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城镇综合承载能力 第4篇
提高城镇综合承载能力是党中央根据中国城镇化的实际情况提出的新要求，也是积极稳妥地推进城镇化的根本措施。什么是城镇综合承载能力？如何提高城镇综合承载能力？是我们应该认真研究和思考的问题。
城镇综合承载能力是一个新概念，它不同于以前比较常用的“完善城市功能”一词，它比“完善城市功能”更全面、更直接。从宏观角度上看，它既包括物质层面的自然环境资源承载能力，如水土资源、环境容量、地质构造等；也包括非物质层面的城市功能承载能力，如城市吸纳力、包容力、影响力、辐射力和带动力等。从微观角度上看，它是指城市的资源禀赋、生态环境、基础设施和公共服务对城市人口及经济社会活动的承载能力，即整个城市能容纳多少人口，能承担多少就业，能提供多少良好的生活质量等，它是资源承载力、环境承载力、经济承载力和社会承载力的有机的结合体。结合目前我国城镇发展现状，要提高城镇综合承载能力，我认为应当加强以下几方面的工作：
加快推进经济结构调整和增长方式转变。加快推进经济结构调整和增长方式转变，就要从传统的资本拉动型、资源消耗型、管理粗放型的发展模式中走出来，把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，更加注重城市建设和资源综合利用的有机统一，将节能、节水、节材、节地和资源综合利用贯穿于城市生产、流通、消费的各个环境，以最小的资源消耗获得最大的效益。同时，开发 1
以核能、太阳能、风能、沼气为代表的新能源技术，并利用价格、税收、财政等政策，激励新能源走出实验室并加以普及，实现可持续发展。
切实做好城镇规划工作。提高城镇综合承载能力要从城镇规划入手，改变过去从城镇发展需要来考虑资源供应的思维模式，根据各地经济社会发展水平、区位特点、资源禀赋和环境基础，根据资源和环境的承载能力来合理确定各地城镇化发展的目标，因地制宜地制定城镇化战略及相关政策措施，引导城镇的合理布局和协调发展。将城镇发展建立在与资源和生态环境相协调的基础上，按照自然环境资源环境条件来谋划城镇发展。
统筹城乡区域发展。城镇的空间分布及规模与经济布局、特别是区域经济的形成密切相关。处理好城市与区域统筹发展、城市与乡村统筹发展的关系, 在更广阔的空间领域研究资源配置问题，在更大范围内实现土地、劳动力、资金等生产要素的优化配置，能够充分发挥城市聚集效益和辐射效益，增强城市的辐射力和带动力，从而提高城镇总体的综合承载能力。因此要统筹考虑经济布局、就业岗位、人口居住、资源环境以及现有开发密度和发展潜力等因素，逐步形成布局合理的城镇化空间格局。鼓励资源环境承载力比较好的区域多发展城市、多积聚资金和人口；对于资源环境承载力已经达到或者严重超过承载力，而且要付出极大的成本才能够提高承载力的地区，要适度限制扩张；人口分散、资源条件较差的区域要重点发展现有城市、县城和有条件的建制镇。注重优化整合城市群，加强分工协作和优势互补，消除低水平盲目竞争，增强城市群的整体竞争力。统筹规划，形成若干用地少、就业多、要素集聚能力强、人口合理分布的新城市群。
加强城镇基础设施建设。完善的基础设施和公共设施、良好的人居环境，是促进城镇经济发展、提高综合承载能力、构建和谐社会的重要基础和条件。在基础设施方面，特别要完善交通、水电、通讯、住宅及教育、科学、文学、艺术、卫生、体育等设施。建设部门应当着力搞好道路、供水、排水、供热等市政公用设施和基础设施建设，研究提高城市基础设施建设统筹管理水平，着力推进优先发展城市公共交通正确战略思想的实施。推进地下管网布设与地下空间利用、推进水资源综合利用的统筹建设、统一管理、综合协调。调整和优化城镇建设投资结构。引导城镇建设资金主要用于完善和配套现有设施，重点加强城市供排水管网、燃气管网、供热管网、共同沟、防灾设施等改造和建设、城市公共交通设施建设、重点流域城市水污染防治设施建设。坚持走以改革促发展的城市发展路子，加大市政公用事业市场化改革力度。更多的考虑引入市场机制，发挥市场对完善城镇基础设施建设的重要作用，增加市政公用产品和服务供给。
提高城市管理水平。规范而高效的城市管理，是推动城市健康发展的关键，是提高城镇综合承载能力的重要手段。要更新城市管理观念，从重视建设轻管理，转变到建设和管理并重，通过加强城市管理，提高城市建设和运行效率。充分运用科技手段管理城市，创
新城市管理方式。加速城市管理信息化，大力发展电子政务，推动数字化、网络化技术在城市工作中的广泛应用。重视城市综合防灾，保障城市安全和正常运行。搞好城市防震、防洪、防空、消防等防灾减灾设施的建设。建立健全各类预警、预报机制，提高应对突发事件和抵御风险的能力。要保障城市供水、燃气、地铁、公共交通等市政公用产品和服务的供给和安全，加强市政公用产品的质量安全监督。
承载能力评估 第5篇
针对蜂窝无线网络综合性能比较评估分析理论的局限性,文献[4]在文献[1,2,3]以及基于测量统计的自动频率规划理论的基础上提出了蜂窝无线网络话务承载能力的新概念及其相关比较评估算法,用于分析比较不同频率方案对蜂窝无线网络综合性能的改善程度。为了进一步改善频率方案,提高频谱效率,在文献[5]提出了基于小区权重向量算法和统计时分话务峰值理论的几种频率优化算法方案;并在蜂窝无线网络改频实验前后数据采集的基础上,应用文献[4]提出的蜂窝无线网络话务承载能力比较评估算法,分析比较了相关频率优化算法方案的综合性能。限于篇幅,未在文献[5]中给出比较评估各种算法组合的具体算法过程,为此,本文将给出文献[5]中比较分析各种算法组合方案性能比较评估的算法实现。同时,作为理论研究的进一步深入研究,在文章的第三部分给出了蜂窝无线网络话务承载能力比较评估算法的连续性拓展算法。
1 无线网络承载能力比较评估算法
1.1 无线话务承载能力
为了比较采用优化频率方案对蜂窝无线网络综合性能的改善程度,文献[4]定义了蜂窝无线网络话务承载能力以及无线话务承载能力增益等新概念。其中用无线话务承载能力对无线网络的信号覆盖、信号质量和话务容量等综合性能进行描述。无线话务承载能力增益用来描述优化频率方案对无线网络综合性能的改善程度,进而对频率方案优化算法方案进行有效准确的分析评估。无线话务承载能力可以进一步量化为单位话务量受到的平均干扰概率量的倒数;无线话务承载能力增益为优化频率方案在无线网络中实施前后,无线话务承载能力的比值。
1.2 无线话务承载能力增益算法
文献[4]给出的蜂窝无线网络话务承载能力增益A
式中,角标X用来标识生成优化频率方案的相关算法方案;T0和TX分别为无线网络中的频率方案优化前后,在同等的无线链路测量统计时间周期内,蜂窝无线网络中的统计话务总量;Q0、QX分别为无线网络中的频率方案优化前后,在同等的无线链路测量统计时间周期内,蜂窝无线网络中的测量统计干扰概率总量。如何计算频率方案优化前后无线网络中的测量统计干扰概率总量,是无线话务承载能力增益算法的核心。
1.3 测量统计干扰概率总量
假定在所研究的GSM蜂窝无线网络中,有N个小区、M个可供复用的载频、L个TRX需要分配载频。文献[4]中以每小时为测量统计时长单位——统计平均测量时段,从而将一天分为24个统计平均测量时段。Dj为第j时统计平均测量时段,TDj(i)为Dj时统计平均测量时段内CELLi所承载的统计话务量。其次,定义Dj时统计平均测量时段小区统计干扰概率VIPDj(i)来描述Dj时统计平均测量时段内CELLi受到的干扰概率总量。在此基础上,Q0、QX的算法表述如下:
式(2)、式(3)中以上角标b表示频率方案优化前无线网络的相关参数和测量统计量;以角标X标识生成优化频率方案所采用的优化算法组合方案,以及频率方案优化后无线网络的相关参数和测量统计量。TDj和VIPDj分别为Dj统计时段无线网络的小区话务向量和小区统计干扰概率向量,定义如下:
TDj=[TDj(1),TDj(2),…,TDj(i),…,TDj(N)]。 (4)
VIPDj=[VIPDj(1),VIPDj(2),…,VIPDj(i),…,VIPDj(N)]。 (5)
式中,
式中,ГDj(i)为Dj测量统计时段内,CELLi服务区域内的所有MS测量到的所有邻近小区序号组成的集合;PDj(i,l)为在Dj测量统计时段内,服务小区CELLi受干扰小区CELLl的统计干扰概率总量,表述如下:
式中,V(i)和V(l)分别为CELLi和CELLl的TRX数,且有:
TRXtm∈CELLi,tm=1,…,L;i=1,…,N;m=1,2,…,V(i);
TRXtn∈CELLl,tn=1,…,L;l=1,…,N;n=1,2,…,V(l);
并且,在式(7)中,
2 优化算法方案性能比较评估
在文献[5]中列举了3种基于测量统计的自动频率规划优化组合算法方案,分别为基于测量统计的频率规划+小区权重算法;基于测量统计的频率规划+小区权重算法+统计时分话务峰值算法。其中前者对应文献[5]中的(B)优化算法组合方案,后者中的统计时分话务峰值算法又可分为邻频干扰概率置换算法和干扰概率置零算法两类,分别对应文献[5]中的(C)和(D)2种优化算法组合方案。在计算频率方案优化后的无线网络干扰概率总量时,只要确定了小区权重算法和统计时分话务峰值复用2种情况下的算法过程,就可以分别得(B)、(C)和(D)3种优化算法组合方案情况下的干扰概率总量的计算方法。
2.1 小区权重算法中QW的计算
基于测量统计的频率规划+小区权重算法的性能比较评估算法过程中的测量统计干扰概率的总量QW的计算可以通过式(3)直接得到:
式中,Г
2.2 峰值复用算法中QM的计算
根据统计时分话务峰值复用算法,无线网络中的TRX被划分为全天工作组和峰值工作组。在优化频率方案以后,无线网络中的测量统计干扰概率总量的计算可以分为全天工作组受到的干扰概率总量Q
式中,Г
2.3 权重峰值复用算法中QWM的计算
采用相同的算法思想,在分析结合权重的统计时分话务峰值复用算法组合方案性能时,同样将频率方案优化后无线网络中的测量统计干扰概率总量的计算分为如下两部分:全天工作组载频受到的干扰概率总量Q
式中,Г
3 算法理论的连续性拓展
3.1 连续性拓展的理论依据
在话务密集分布的城区,需要对蜂窝无线网络的性能进行实时、有效、准确的监测。为了更精确地描述蜂窝无线网络的实时话务承载能力,需要更精确地对无线网络中的统计干扰概率量进行实时描述。这需要进一步减小测量统计时段Dj的取值;另一方面,在移动通信工程中的大量话务数据统计表明:在话务密集城区,随着统计时段的不断减小,可以对小区的话务分布统计曲线进行连续性近似。进一步可以对基于测量统计的干扰概率进行连续性近似,因为话务分布的统计特性直接决定了干扰概率的统计特性。从而,本文提出了用连续话务密度矢量和连续性干扰概率的相关积分来描述无线网络中的干扰概率总量。
3.2 算法连续性拓展
在无线链路测量统计数据采集过程中,随着Dj取值的不断减小,通过对每统计时段采集数据的及时分析能更实时准确地反映无线网络的即时性能。当Dj→0时,可以对小区话务密度分布和干扰概率进行连续性近似。定义连续话务密度函数矢量ρ(t)如下:
ρ(t)=[ρ1(t),ρ2(t),…,ρN(t)]。 (11)
式中,ρ(t)为连续话务密度函数矢量;ρi(t)为CELLi的连续话务密度函数,在t至t+Δt时间内CELLi吸收的话务总量为:
TΔt(i)=∫t+Δtt ρi(t)dt。 (12)
同时,定义连续受干扰概率矢量如下:
VIP(t)=[VIP1(t),VIP2(t),…,VIPN(t)]。 (13)
式中,VIPi(t)为t时刻CELLi的连续受干扰概率,VIPi(t)的算法表述如下:
在式(14)中,在Dj→0的条件下,对区CELLi受小区CELLl的同频干扰概率C
从而,在DT测量时间周期内,蜂窝无线网络中的实时干扰概率总量可以表示为连续话务密度矢量和连续干扰概率矢量的直积的连续积分,算法表述如下:
3.2 算法拓展的意义
对蜂窝无线网络干扰概率总量算法连续性拓展的目的在于能对无线网络的实时性能进行更准确有效的监测。这对于无线网络优化中干扰和受干扰小区的实时定位、小区信道优化调整、无线信道动态分配具有重要意义。本文提出的连续性实时干扰概率总量算法为移动通信系统中的无线资源管理(RRM)算法的优化设计提供了新的理论和方法,具有重要的工程应用价值。
4 结束语
本文在相关文献对综合分析比较各种频率优化算法方案性能的蜂窝无线网络话务承载能力比较评估算法研究,以及蜂窝无线网络自动频率规划技术中的各种的干扰矩阵优化算法方案研究的基础上,对应不同干扰矩阵优化算法方案,给出了计算无线网络话务承载能力增益的具体算法过程。为了进一步增强对话务密集分布城区的无线网络综合实时性能的准确监测能力,在文章的最后,作为算法理论的提升,对蜂窝无线网络话务承载能力比较评估算法进行了连续性拓展。算法的拓展为描述无线网络话务承载能力的实时变化提供了更精确的理论分析方法。
参考文献
[1]MATHAR R,MATTFELDTJ.Channel Assignment in Cellular Radio Networks[J].IEEE Transaction on Vehicular Technology,1993,42(4):647-656.
[2]GSMTechnical specifications05.08.Radio Subsystem Link Control[S].
[3]TIRNNER Y,BERGENLID M.Esimating the Inter Cell Dependency Matrixin a GSMNetwork[C].Netherlands:IEEE VTC0-7803-5435-4,1999:3024-3028.
[4]黄剑锋,徐惠民.蜂窝网络话务承载能力比较评估算法研究[J].无线电工程,2007(5):43-44.
某新建匝道桥承载能力评估方法研究 第6篇
通过对桥梁的检测, 系统收集当前桥梁的相关技术数据, 积累技术资料, 为加强桥梁科学管理提供必要条件[3]。本文以某新建高速匝道桥为例, 介绍承载力试验方法及结果评定过程。
1 工程概况
本试验匝道桥位于两高速公路交汇处, 该桥道路设计线为R=150 m的左转圆曲线和R=500 m的右转圆曲线, 两圆曲线之间由两段缓和曲线相连。全桥共12跨, 分为3联, 跨径布置为:第一联 (4×25 m) +第二联 (20 m+2×30 m+20 m) +第三联 (3×25 m+28.189 m) 。上部结构均为现浇施工的预应力混凝土连续箱梁。箱梁为直腹板的单箱单室结构, 顶板水平宽度为1 050 cm~1 198 cm, 梁高为150 cm, 两侧翼缘宽度均为250 cm。
本桥设计荷载为公路Ⅰ级, 桥面宽度:0.5 m防撞护栏+9.5 m行车道+0.5 m防撞护栏, 终点附近桥面加宽至1 198 cm。桥梁平面布置如图1所示。
2 静载试验
2.1 试验目的
1) 通过荷载试验检验桥梁结构设计理论与施工质量水平;2) 通过测定桥梁试验孔控制截面在试验静荷载作用下的应力和挠度, 并与理论计算值比较, 检验桥梁实际结构控制截面应力与挠度值是否与设计要求相符。根据试验结果, 对桥梁的整体结构强度、刚度、抗裂性作出评价, 以此综合评定桥梁结构的实际承载力3) 验证桥梁结构设计理论、计算方法和设计中各种假定的正确性与合理性。
2.2 试验检测项目
1) 试验孔在试验荷载下控制断面挠度测量;2) 试验孔在试验荷载下控制断面应力 (应变) 测量;3) 静载过程中的裂缝观测。
2.3 试验荷载的确定
综合考虑控制断面的设计弯矩值、试验荷载效率等因素[4,5], 试验等效荷载采用4辆三轴重载汽车充当, 具体参数见表1。
k N
2.4 测试位置及项目
结合本桥的结构特点, 本次荷载试验测试位置选取第1孔正弯矩最不利位置、1号墩顶负弯矩最不利位置及第2孔正弯矩最不利位置。测试项目包括:1) 第1孔正弯矩最不利位置曲线内侧偏心和横桥向对称工况下各控制断面上、下缘应力, 各控制点挠度;2) 1号墩顶负弯矩最不利位置曲线外侧偏心工况下各控制断面上下缘应力;3) 第2孔正弯矩最不利位置曲线内侧偏心和横桥向对称工况下各控制断面上、下缘应力, 各控制点挠度。
主要测试截面位置如图2所示。
注:Ⅰ—Ⅰ, Ⅱ—Ⅱ, Ⅲ—Ⅲ符号表示主要测试截面
2.5 加载位置与加载工况的确定
1) 工况一为第1孔正弯矩最不利加载位置曲线内侧偏心工况;工况二为第1孔正弯矩最不利加载位置对称布载;2) 工况三为第2孔正弯矩最不利加载位置曲线内侧偏心布载;工况四为第2孔正弯矩最不利加载位置对称布载;3) 工况五为支点 (1号墩顶) 负弯矩最不利加载位置曲线外侧偏心布载。
上述加载位置的纵向排列见图3。
2.6 测点布置
采用结构表面粘贴应变计的方式进行应力测试。试验选择3个截面布置, 分别在第1孔跨中截面、支点 (1号墩顶) 截面和第2孔跨中截面。
试验挠度测点的位置, 考虑到该桥的受力特点及测试工况, 纵向布置在支点及试验孔四分点上。
2.7 测试结果与分析
2.7.1 应力和挠度测试结果与分析
通过对各加载工况下各测点的应力及挠度计算值、实测值进行对比分析, 得到各工况下控制截面校验系数的最大值、最小值和平均值, 见表2。由表2可知各控制截面的应力校验系数平均值为0.58~0.71, 最大值为0.79, 小于规范允许值1.00, 说明试验孔结构强度满足设计要求;同样, 各测点的挠度校验系数平均值为0.70~0.80, 最大值为0.85, 也小于规范允许值1.00, 说明试验孔结构刚度满足设计荷载要求[6]。
2.7.2 残余变形结果与分析
本桥静载试验各挠度测点残余变形数据如表3所示。
由表3所列试验孔各挠度测点残余变形数据可知, 结构最大残余变形为0.14, 小于规范规定α1≤0.2。由此表明整个试验过程中该桥始终处于弹性工作状态, 这符合设计理论的假设条件。
2.7.3 结构抗裂性分析
在试验荷载作用下, 未发现裂缝产生, 说明结构抗裂性满足设计要求。
3 结语
1) 该桥试验孔在静荷载作用时, 各工况下各测点应力校验系数最大为0.79, 小于规范规定的限值1.0, 表明结构整体强度满足设计要求;2) 该桥试验孔在静荷载作用时, 各工况下各测点挠度校验系数最大为0.85, 小于规范规定的限值1.0, 表明结构整体刚度满足设计要求;3) 该桥试验孔卸载后的结构残余变形最大值为0.14, 小于规范规定的α1≤0.2, 表明试验过程中结构均处于弹性工作状态, 这符合设计理论的假设条件;4) 该桥试验孔在荷载作用前后, 结构主要构件均未出现裂缝, 表明结构抗裂性能良好。
综上所述, 该匝道桥综合承载能力满足公路Ⅰ级荷载要求。
摘要：以某高速匝道桥为试验对象, 介绍了新建桥梁承载能力的评估方法。通过静载试验, 获得了不同加载工况下各控制截面测点的挠度、应力实测值, 并与相应理论值进行对比, 以此对桥梁实际承载能力做综合评价。
关键词：承载力检测,静载试验,校验系数
参考文献
[1]刘文深.桥梁结构检测及其承载力评定[J].山西建筑, 2011, 37 (12) :197-198.
[2]邓桂萍.桥梁承载力评定方法的比较[J].山西建筑, 2009, 35 (13) :326-327.
[3]曾凡奎, 张雅维.基于荷载试验的桥梁残余承载力评价[J].青岛农业大学学报 (自然科学版) , 2013, 30 (2) :142-147.
[4]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].
[5]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
承载能力评估 第7篇
随着现代电网的快速发展,安全管理工作风险日益增大,计划管理手段滞后、 人员相对不足、生产班组超负荷工作等现象时有发生。因此,如何控制安全风险,量化班组工作负荷,对电网的安全运行具有重要意义。
生产作业承载能力是指一个生产单位(如班组)在某个特定时间段内承担生产任务的能力[1]。该能力涉及到人员职业素质、人数、工具使用情况、工作地点以及工作时间等。实施承载力与风险预警管控的直接目标就是要准确把握生产单位的生产作业承载能力,实现安全生产的精益化预控管理。通过建立合理的承载能力数学模型,掌控班组承担的工作量和作业中的安全风险;通过简单、实用和有效的手段,保证在更多的时间内都有充足的后备队伍;通过事前精细分析,制定出科学合理的生产计划方案和应对措施,彻底改变被动的主观命令式的粗放管理方式,能够灵活机动地应对突发事件,真正将安全生产的可控和在控变成现实。
目前,成都电业局生产作业承载能力评估分析所需的各种表单数据主要依靠人工填写Excel表格,通过发送电子邮件的方式上报下发,这些数据在管理和维护上极其不便,也存在安全隐患。日常工作中各种表单数据的查询统计极为繁琐,没有一套完善的机制完成各种表单数据在各部门之间的流转、审核、审批、验收等业务流程的管理。现阶段主要依靠人工方式完成,工作效率较低,容易出错。另外,现行承载能力分析数学模型只涉及人力资源,未考虑各项作业步骤所需时间、人员技能水平、工作地点远近以及主要施工机具等因素,不能满足成都电业局对日常生产管理工作进行作业承载能力评估分析的需要。
根据成都电业局生产作业承载能力评估分析管理现状,基于微软Silverlight技术构建了一套生产作业承载能力评估分析系统,实现在线生产作业承载能力的评估分析,便于管理部门及时掌握班组的生产工作开展情况;确保各部门、各班组承载能力信息的及时、准确流转;适应了承载能力评估分析工作专业化、精细化的发展要求,及时有效地辅助领导决策;加强了各生产单位安全生产过程管控,实现对作业安全风险的量化分析、预先评估、分层管理及动态控制,提高了全局安全生产的执行力[2]。
1 承载能力模型设计
班组总承载能力可以表示为:
其中B为班组总承载能力,其他参数如下。
1)C1为人力承载能力,可以表示为:
其中P1为高级职称人员权重,P2为中级职称人员权重,P3初级职称人员权重,Ri,Rj,Rk为对应人数。C1可理解为在某个时间段内,某班组出工人数占总人数的比例(含职称权重影响)。
2)C2为工具承载能力,可以表示为:
C2可理解为在某个时间段内,某班组做若干工作涉及到的工器具数目占工具总数的比例。
3)C3为时间承载能力,可以表示为:
其中∑Nj为在某个时间段内,某班组派工做不同任务的工作日总数,H为预定的日工作小时数(一般为8 h /天)。∑Ti为在这期间所有实际工时的累加。C3可理解为在某个时间段内,某班组出工时间占预定工时的比例。
4)K1为人力承载能力权重比例系数,K2为工具承载能力权重比例系数,K3为时间承载能力权重比例系数,且K1+K2+K3=1。由式(1)可知0C11,0C21,C3因与H设定值有关,故可能大于1。所以班组总承载能力可能超过1,即代表班组承载能力越限。
2 技术架构设计
1)电力生产作业承载能力评估分析系统基于.NET Framework 4,利用微软开发工具Visual Studio.NET 2010 开发;编程语言采用适合富互联网应用(Rich Internet Applications,RIA)开发的C#[3];采用Silverlight技术进行Web应用开发[4];采用MS SQL Server 2008 数据库;Web服务器采用Windows操作系统自带的IIS,并运用语言集成查询(Language Integrated Query,LINQ)对数据库数据进行查询、更新、添加、删除等操作。
2)运用Silverlight技术实现页面的无刷新更新,拥有更好的用户体验;利用安装简洁的客户端插件,把一些服务器端工作转到客户端,节约空间和带宽租用成本[5]。
3)使用Site Map和菜单控件实现动态导航数据绑定,用户可以实现系统菜单的定制,也可实现基于用户权限的动态菜单加载。
4)各种表单数据通过PDF文档形式导出。
5)采用B/S结构,实现真正意义上的单点维护、全面升级。软件仅需在服务器端安装部署,用户只需在第一次使用时安装浏览器插件即可。系统架构设计如图1 所示。
3 功能架构设计
整个系统由承载能力越限提示、在线承载能力查询、车间数据管理、典型工作任务管理、班组工作管理、在线制定工作计划及系统管理等部分构成。
1)承载能力越限提示:根据用户选择的时间段对任意班组进行承载能力分析,以不同颜色图表和文字实现承载能力的数据可视化,以及用声音警报提示承载能力越限等。
2)在线承载能力查询:用户可以通过浏览器在线查询班组承载能力。
3)车间数据管理:用户通过此功能维护车间、班组、工具等基本信息。
4)典型工作任务管理:用户通过此功能定义典型工作任务及关联班组和工器具。
5)班组工作管理:用户通过此功能管理已经安排的班组工作计划。
6)在线制定工作计划:制定某个时间段执行的工作任务,自动关联相应班组和工具,并根据实际情况调整人力、距离、工具数量等。
7)系统管理:管理维护系统运行参数,以及对用户信息和用户权限进行添加、修改、删除等操作。
4 结语
本文提出了电力系统生产作业承载能力的概念,讨论了承载能力的数学模型,并基于微软Silverlight技术实现了在线承载能力评估分析系统,在安全生产管理上的突出创新亮点体现在以下3 个方面。
1)实现了安全生产工作的量化管理。由于提出了生产班组承载能力数学模型,可以逐级核定出其承载力分布数据,从而做到了心中有数,便于管理部门及时掌握班组的生产工作开展情况,同时又促使班组各类人员的构成比例更加合理。
2)实现了承载力与计划任务的最佳匹配。提高了生产计划编排的科学性,降低了生产单位所面临的安全风险,可动态地将承载力与计划任务进行最佳匹配,事先确定生产班组作业中所面临安全风险的基本态势,形成理想的工作负荷。这样既完成生产任务,又使作业人员面临的安全风险最小化,提高了生产计划编排的科学性。
3)实现了安全风险的及时识别预警与有效预控。及时性主要体现在工作计划阶段,可在作业前预见到将要出现的风险级别,因此能够事先采取有效应对措施,完全掌握预控安全风险的主动权,如采取增派人力、启动应急方案、专家把关等一系列应对措施,做到有备无患。
摘要：为进一步提高电力系统安全生产的执行力,基于微软Silverlight技术,提出了电力系统生产作业承载能力的概念,讨论了其数学模型,并建立了相应的电力生产作业承载能力评估分析系统,实现了承载能力越限提示、在线承载能力查询、车间数据管理及系统管理等功能,实现了对班组生产作业安全风险的量化分析、预先评估、分层管理及动态控制。
IP承载网业务服务质量评估研究 第8篇
随着通信网络技术的飞速发展, 业务呈现出复杂多样性, 业务和网络呈现出一体化融合趋势, 用户对于业务服务质量 (Qo S) 的要求越来越高, 能否提供按需业务是用户非常关注的问题。与此同时, 随着用户成熟度的提升, 其对业务服务质量体验感受更加期待, 也更加敏感, 因此及时对运行中的业务进行质量评估以判断是否满足用户需求, 具有非常重要的意义。既可以保证业务的Qo S, 同时也有助于进行故障定位和网络资源的最大利用和优化调控。由于业务种类繁多, 且不同种类的业务的Qo S参数要求也相去甚远, 因此确定不同种类的业务参数及获取参数值是业务质量评估的前提和基础。
1 业务参数QOS要求
业务服务质量是目前被广泛采用的业务评价度量标准。广义的Qo S[1]包括性能、可用性、可靠性和安全性等方面的参数。狭义的Qo S评价指标主要包括网络的吞吐率、时延、丢包率、抖动和误码率等, 这些指标反映了网络业务服务技术层面的性能。常用的业务服务质量参数[2]包括:
(1) 时延:分组从源主机到目的主机并返回所花费的时间。时延=处理时延+传输时延+传播时延+排队时延。一般而言, 传播时延是不可控的, 处理时延以及传输时延取决于具体的路由器以及链路传输速率, 也是不可控的, 重点关注排队时延。时延对于实时和交互式流媒体很重要。
(2) 抖动:分组延迟的变化程度、抖动和时延紧密相关, 是实时性传输的一个重要参数。
(3) 丢包率:所丢失数据包数量占所发送数据包的比例。影响丢包率的主要因素包括两方面, 用户优先级和网络中流量强度。当流量过大导致路由器缓存队列溢出时, 路由器会选择一定的丢包算法丢弃一些数据包, 优先级低的数据包会被丢弃。
(4) 吞吐量:通过网络发送数据的速率, 通常用比特每秒、字节或分组每秒来表示。影响吞吐量的主要因素包括数据流经过的路由器的处理能力和流量强度。
注:表示对于业务参数的要求, ★★非常严格★严格☆一般
还有一些主观表征业务质量的参数。如业务可接入性、业务及时性、业务可保持性、业务易用性、业务内容质量、业务会话质量和业务完整性。
2 业务参数获取
在确定了Qo S参数指标后, 最关键的问题是如何获取这些参数值, 以便对正在运行的业务进行评估看是否满足Qo S要求。业务参数的获取通常有两种途径, 即主动测量和被动测量[3]。
主动测量是指向网络中发送探测包, 利用对这些探测包的测量来反映业务用户服务的参数。在网络的一端向网络中发送探测分组, 而网络另一端的测量代理记录每个探测分组的某些测量值, 收集到的测量值被用于推断网络的Qo S。IETF的IP性能度量 (IPPM) 工作组已经定义了3类主要的可以从接收到的探测分组流提取的性能测量值:分组大小、分组丢失过程和分组延迟过程。通过它们可以进一步推测并获得更复杂的性能测量指标, 如吞吐率、丢包率和延迟抖动等。
被动测量是指在网络的主要出入口监听和记录网络中的分组流量并从中提取数据, 进行分析得出网络状态信息。在被动测量中, 流量参数是在网络中特定的点 (如路由器或接入服务提供点) 进行监测和数据采集的, 收集流过该处的网络业务流, 进行分析、提取业务特征并获得性能数据。被动测量的实质就是对网络进行监测。它不向网络主动发送探测数据包, 不增加和修改通过网络的数据负载, 因此对网络性能没有多大的影响。测量软件或系统周期性地轮询被动测量设备并采集信息 (在SNMP方式时, 从MIB中采集) , 以判断网络性能和状态。因为它需要用轮询的方法采集数据、陷阱 (trap) 和告警等信息, 所有这些都会产生网络流量, 所以实际的测试流量可能并不算小。
3 业务服务质量评估
业务服务质量评估是一个多因素综合评估问题, 其评估方法有很多种, 对业务服务质量技术的评估应参照不同的标准, 对应不同的标准可提出不同的算法[7,8], 如:基于网络运行质量的模糊综合评估方法、基于策略的业务质量评估方法, 针对业务类别的不同, 又有基于SLA映射的模糊评判方法、基于AHP的质量评估算法。
下面给出业务服务质量评估方法及步骤:
第1步:根据业务类型确定评估指标体系, 不同的业务其所要求的评估指标是不同的, 因此根据待评估的业务确定业务参数同时获取参数值是评估的前提和基础。
第2步:进行评估指标的无量纲化处理, 多个指标的综合评价应以各个评价指标的同质性为前提, 非同质的指标是不可比的, 因此也无法进行综合评价。但业务质量指标体系中的各个指标因为含义和性质不同而导致其值域、量纲和形式等有所不同。所谓的指标无量纲化, 就是消除量纲和数量级的影响, 将指标的实际值转化为可以综合的指标评价值, 从而解决评价指标的可综合性问题。
第3步:确定指标权重系数, 各个业务质量指标对业务质量的影响不同, 因此需要通过加权方法对其区别处理。权重是衡量各指标在综合评价中相对重要程度的一个数值, 一般以相对数形式表示, 权重的确定直接影响到业务质量评价的结果。
假设需要排列n个元素的相对重要程度, 采用两两比较判断[2,4]的方式确定每一层次中因素的相对重要性, 即比较两个元素i和j, 确定两个值ωi、ωj, 引入1~9比率标度, ωi、ωj的确定依据如下原则: (假定ωj的相对值为1)
(1) 当元素i和j同等重要时, ωi=ωj=1;
(2) 当元素i比元素j略微重要时, ωi=3;
(3) 当元素i比元素j重要时, ωi=5;
(4) 当元素i比元素j很重要时, ωi=7;
(5) 当元素i比元素j绝对重要时, ωi=9;
ωi=2、4、6、8是介于上述情况的中间取值。
依据上述原则两两比较所有的元素, 为保证评估的科学性, 需综合多个专家结论, 形成比较判断矩阵P, 矩阵的元素, 然后对该矩阵求特征值, 其最大特征值λmax所对应的特征向量, 即为权重向量ω={ω1, ω2, ……ωn}, 且。从而得到与U, u1, u2, …, un对应的权重集ω, ω1, ω2, …, ωn。
第4步:选取合适的评估方法进行评估。
首先把要解决的问题层次系列化, 即根据问题的性质和要达到的目标, 将问题分解为不同的组成因素, 按照因素之间的相互影响和隶属关系将其分层聚类组合, 形成一个递阶、有序的层次结构模型。即建立基本因素集U={u1, u2, u3, …un}和下一级因素集:
建立评价集, 评价集V= (V1, V2, …Vm}是评判者对评判对象可能作出的各种总的评判结果的集合。β={β1, β2, …, βm}T是相对于评价集V的评分档次。例如可以设定评价集为V={好, 较好, 一般, 差, 较差}, 相应地设定评分档次β={100, 85, 70, 50, 30}T。
进行单因素评判, 建立模糊关系矩阵R (rij) , 分级计算因素集中各因素对评价集中各因素的隶属度rij, 得到与u1, u2, un对应的单因素评判矩阵R1, R2, …, Rn。
进行模糊综合评判, 综合评判向量可由下式计算:
在模糊矩阵[9,10]的合成B=ω*R= (b1, b2, b3, …, bl) 中, *称为M (, ) 算子。M (, ) 算子有4种不同的算法[5], 也可以看作是模糊综合评判的4种具体模型。
适用范围:此模型为主因素决定型的综合评判, 其评判结果只取决于在总评价中起主要作用的那个因素, 适用于单项评判最优就能算作综合评判最优的情况。
适用范围:此模型为主要因素突出型综合评判, 适用于模型1失效, 需要“加细”的情况。
适用范围:与模型2的适用范围相同。
适用范围:此模型为加权平均型的综合评判, 依权重的大小对所有因素均衡兼顾, 适合于要求总和最大的情形。上述公式中, i和j均取自然数。
步骤6:最终评定, 对B进行归一化处理, 得到向量B= (b1, b2, b3, …, bl) , 其中则综合评分为γ=B*β。
4 实例验证
某IP承载网络, 由接入网和核心网组成, 用户从接入网接入, 想要在网络上运行多媒体电话业务和多媒体会议业务, 这几种类型的业务正常高质量运行时所需的带宽、时延和丢包率范围要求如表2所示。
在业务实际运行过程中, 采用被动测量方法进行业务运行质量参数的获取, 通过网络上部署的网络管理系统实时采集业务运行参数。
通过网络管理系统在路由器上进行业务参数值采集[6], 主要采集MIBⅡ中的对象, 包括:
(1) 接口速率 (if Speed) 即带宽比特每秒;
(2) 接口当前状态 (if Oper Status) ;
(3) 接口接收的总字节数 (if In Octets) ;
(4) 接口发送的总字节数 (if Out Octets) ;
(5) 接口丢弃的输入包数 (if In Discards) ;
(6) 接口丢弃的输出包数 (if Out Discards) 。
业务参数分析主要基于下列公式的统计分析要完成该计算, 需要两个不同时刻值的查询, 在文中用v表示两个时刻之间的对象的差值:
(1) 输入丢包率:
(2) 输出丢包率:
(3) 带宽:使用速率if Speed对带宽进行描述。
采用模糊综合评判法对运行的业务进行服务质量评估, 步骤如下: (1) 根据业务类型确定业务参数指标, 指标如表2所示。 (2) 业务参数的获取, 通过网络管理系统主动轮询业务参数获取参数值, 如表3所示。 (3) 确定权重。根据表1中的业务类型及QOS参数要求, 得到权重。
对于多媒体电话业务而言, 对丢包率的要求较高, 对带宽和时延要求相对丢包率而言要低, 所起其权重矩阵为:
最大特征值对应的特征向量U= (0.666 7, 0.666 7, 0.333 3) , 将该向量标准化, 该特征向量标准化后变成U= (0.4, 0.4, 0.2) T。
对于多媒体会议业务而言, 对带宽的要求不太高, 对时延和丢包率的要求相对而言较高, 所以其权重矩阵为:
最大特征值对应的特征向量U= (0.816 5, 0.408 2, 0.408 2) , 将该向量标准化, 该特征向量标准化后变成U= (0.5, 0.25, 0.25) T。
步骤4:选择合适的评估方法进行评估。
业务服务质量评估是一个受多种因素影响和制约的事件, 因此选取模型4进行评估。
经过计算, 多媒体电话业务的服务质量评价为0.85, 评价结果较好, 多媒体会议业务的服务质量评价为0.81, 评价结果一般。
5 结束语
有效地评估业务服务质量是实施业务服务质量保障的重要前提之一。在总结现有研究成果的基础上, 对IP承载网业务质量的评估进行了探讨。将IP承载网业务质量评估工作归结为以下几方面的问题, 即根据业务类型确定业务评估指标, 业务参数范围的获取及参数的获取方法研究, 依据业务类型确定权重系数, 以及评估方法的确定。首先根据IP承载网业务类型确定相对应的业务服务参数以及参数相对于该种业务的重要性, 然后介绍了业务参数的获取方法, 即主动测量和被动测量, 研究了评估流程。最后通过实例对多媒体电话业务和多媒体会议业务进行业务服务质量评估。
参考文献
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既有简支梁桥承载力检测与评估 第9篇
桥梁, 指架设在江河湖海上, 使车辆行人等能顺利通行的建筑物, 桥梁工程的发展和人类社会的发展紧密相连。中国作为四大文明古国, 桥梁架设已经有了几千年的历史。随着时代的发展, 桥梁已经不仅仅局限于架设在江河湖海、山谷等地区, 它还可以架设在城市中, 构建立体化交通方式, 甚至可以作为景观而架设。英国早在1990年抽样的两百座混凝土公路桥中就有多大30%的桥梁运营条件不良[1]。这截至2011年年底, 全国公路桥梁共有68.9万座, 按跨径分, 特大桥梁2341座, 大桥55229座, 二者长度约占桥梁总长的51.8%。对于中小跨径桥梁, 目前在公路上应用最广的是标准跨径的钢筋混凝土简支梁桥, 跨度一般在25m以下, 与其它桥型相比, 具有以下优点:
1.1 单孔静定结构, 受力明确。
1.2 构造简单, 易于设计成系列化和标准化, 有利于在工厂内和工地上广泛采用工业化施工, 组织大规模预制生产。
1.3 施工方便, 装配式的施工方法, 可以节约大量的模板支架, 降低劳动强度, 缩短工期, 显著加快建桥速度。
正因为如此, 建国以来, 我国修建了大量的钢筋混凝土简支梁桥, 其数量占到我国桥梁总数的一半以上, 特别是在我国广大的山区和农村地区的低等级公路上, 钢筋混凝土简支梁桥成为首选的桥型。但是, 受当时经济发展水平的限制, 以及车辆荷载普遍较低的情况, 上世纪我国修建的简支梁桥设计荷载普遍较低这是与当时的经济发展水平相匹配的。但是随着我国经济社会的快速发展, 车辆保有量持续增加。据统计, 2015年我国机动车保有量达到2.64亿辆, 而1980年我国仅有178万辆。而且伴随物流业的快速发展, 大吨位的集装箱、货运车辆也大量增加。同时随着时间的流逝, 桥梁的承载能力逐渐下降, 有些甚至因为洪水、地震等自然灾害而损坏。有些桥梁已经因为病害而不能再适应交通运输的需要, 桥梁超期服役、带病服役现象在我国普遍存在, 给人民生命财产安全带来严重的威胁。如何正确的对桥梁的病害和使用现状进行检测评估, 有针对性的提出维修或者拆除的建议, 对于合理利用现有桥梁, 保障桥梁使用安全具有重要现实意义。
2 桥梁评估检测的项目及方法
所谓桥梁检测评估, 就是对既有桥梁的整体、各组成部分进行检查、检测, 通过理论检算分析, 辅以相关实验, 对桥梁的病害情况、损伤程度、实有承载能力以及能否正常运营做出鉴定;同时, 分析桥梁病害和损伤的原因并提出需要采取的措施和维修加固的建议[2]。主要包括主体尺寸测量、对桥梁各部件外观检查、钢筋保护层厚度检测、混凝土强度检测、混凝土碳化深度测量、动载和静载试验等。
3 工程应用
3.1 工程概况。
江油市二郎庙镇潼江大桥, 位于二郎庙镇江油瓷厂南段, 距镇政府0.8公里处, 于1990年6月建成通车。该桥上部结构为5×16m钢筋混凝土简支T梁桥, 下部结构为重力式墩台和扩大基础。桥梁全长91.0m, 桥面宽度:1.5m人行道+7m行车道+1.5m人行道=10m。原设计荷载:汽车—15级, 挂车—80, 人群荷载:3.0k N/m2。桥跨布置:5×16m。
3.2 检测方案
3.2.1 桥梁的基本项目检测和评定。
本次桥梁的基本项目检测包括桥梁病害检测、混凝土强度检测、钢筋保护层厚度检测、混凝土碳化深度检测、桥梁抗洪能力评定和桥梁技术状况评定。
3.2.2 桥梁的承载能力验算。该桥的设计荷载等级为:汽-15、挂-80, 设计规范采用《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85。因此拟定采用上述荷载标准和相应规范对结构进行验算。通过建立模型对该桥的承载力极限状态和结构正常使用极限状态进行验算。
3.2.3 桥梁静载试验。
根据理论计算结果对梁体主要受力部位进行静载测试。本次选取一跨进行荷载试验, 采用试验加载车等效加载, 使各主控位置达到设计荷载标准规定的检验荷载所产生的内力或应力, 并测试其应变及变形, 评定结构的实际工作状况和承载能力。
3.2.4 桥梁动载试验。
采用结构分析专用程序对该桥进行结构动力分析, 得到结构的振型图, 确定测试截面, 对主桥进行跑车试验来检测该桥的动力特性。动力试验荷载采用一辆280k N的载重汽车充当, 汽车以不同车速通过, 使桥体产生自由震动, 从而测得主桥的随机振动信号, 以分析该桥的自振频率和测定结构的阻尼特性。
3.3 计算和检测结果及建议。
由于文章篇幅所限, 对前述承载能力验算和测试过程不再赘述, 仅简要列出承载力验算和荷载实验结果。
3.3.1 承载力极限状态正截面强度验算结果。
表1、表2给出了强度验算结果, 按照规范公式所得的抗弯原始强度 (不考虑旧桥技术状况影响的强度) 和抗弯修正强度 (考虑旧桥技术状况影响的强度) 。从表中可以看出, 强度验算满足规范要求。
3.3.2 结构正常使用极限状态验算。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTJ023-85) 得出在汽车和挂车荷载作用下的挠度评定见表3。
从表3可知, 变形验算结果满足规范要求。
裂缝宽度的验算结果见表4。
3.3.3 静载实验结果。
本次荷载试验对潼江大桥农贸市场侧第二跨进行试验, 选取测试跨的L/2截面作为测试截面, 按最大正弯矩和挠度最不利位置进行中载试验。为了测试试验荷载作用下的应力 (应变) 、挠度状况, 在L/2截面梁底布置应变测点, 挠度测点布置在L/2截面的桥面上下游两侧。
3.3.3.1应变测试结果。由表5可以看出, 主要测点的挠度实测最大值小于计算值, 校验系数小于1, 满足规范要求。3.3.3.2挠度测试结果。由表6可以看出, 应变和挠度主要测点相对残余均不超过0.2, 满足规范要求, 表明梁体处于弹性工作状态。
3.3.4 动载实验结果。
通过实桥荷载试验实测值与理论计算值对比分析, 得出结论:通过实桥荷载试验实测值与理论计算值对比分析, 得出结论如下:a.实测测试跨一阶频率为f=7.1Hz, 实测值均大于计算值5.8Hz;b.实测测试跨一阶阻尼比为D1=0.027;c.测试跨主梁实测跑车最大冲击系数1+μ=1.168, 较计算值1.200小。
结构动力特性满足要求。
3.3.5 检测结论及建议。
综上所述, 结合结构验算和荷载试验结果, 潼江梁在原设计荷载 (汽车-15, 挂车-80) 作用下, 测试跨承载力和整体刚度满足要求, 但承载力安全储备较小, 测试跨动力性能满足要求, 但存在基础冲刷严重、支座锈蚀以及较严重的主梁开裂等病害。根据该桥损伤情况, 并结合桥梁技术状况的评定标准进行评定, 该桥总体评定为四类桥。建议及时进行交通管制, 并对桥梁病害进行修复或加固, 同时加强对桥梁的养护管理和定期检测观察。
4 结论
桥梁作为交通基础设施的重要组成部分, 担负着保障交通畅通和保证人民群众生命财产安全的重要任务。在过去相当长的一段时期, 钢筋混凝土简支梁桥以其结构简单, 造价低廉而被大量修建, 在投入使用多年以后, 其工作的稳定性和可靠性成为了制约交通的重要瓶颈, 直接影响着道路的安全, 对其进行检测和评估是很有必要的。依据检测数据和评估结论, 适时的对桥梁进行加固或者重建, 有利于节省投资和保证桥梁处于安全的使用状态。
参考文献
[1]李亚东, 既有桥梁评估初探[J].桥梁建设, 1997, 2:18-21.
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