本文關(guān)鍵詞：基于合成車流的橋梁車輛荷載效應(yīng)極值預(yù)測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第１０期阮欣，等：基于合成車流的橋梁車輛荷載效應(yīng)極值預(yù)測

運(yùn)營狀態(tài)的車輛荷載模型．

ＲｉｃｅＥ８］提出了基于短周期數(shù)據(jù)外推長回歸期極

ｏ．０４５Ｏ．０４００．０３５

伽馬分確

值的數(shù)學(xué)方法，該方法要求外推數(shù)據(jù)滿足平穩(wěn)高斯

過程，Ｄｉｔｌｅｖｓｅｎ已經(jīng)證明大跨徑橋梁的實(shí)測車輛荷載滿足這一假定［９］．如果考慮運(yùn)用Ｒｉｃｅ公式方法進(jìn)

０．０３０

行合成車流作用下的荷載效應(yīng)極值預(yù)測，則需首先證明該方法對于合成車流數(shù)據(jù)的適用性，即合成車

流作用下的荷載也滿足平穩(wěn)高斯過程．

囂ｏ＿０２５簍ｏ＿０２０

０．０ｌ５０．０１００．００５

０

以下將首先建立基于靜態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)合成車流的方法，介紹應(yīng)用Ｒｉｃｅ公式進(jìn)行車輛荷載效應(yīng)極值的

預(yù)測方法，證明了該方法對合成車流的適用性；通過

２０

３０４０５０６０

７０８（）９０

車重，，ｔ

算例驗(yàn)證了合成車流荷載效應(yīng)及其預(yù)測極值的準(zhǔn)確性，并簡要對比了現(xiàn)有規(guī)范與本文方法在車輛荷載

效應(yīng)方面的差異．

圖１

Ｆｉｇ．１

第６類車實(shí)測車重的概率分布擬合

ＧｒｏｓｓｗｅｉｇｈｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣｌａｓｓ６

Ｏ．０４５Ｏ．０４０

．伽布分爾

＼

１

基于合成車流的車輛荷載效應(yīng)模擬

０．０３５０．０３０

ＩＦ態(tài)分布

１．１車輛特性與交通流特性的數(shù)學(xué)模型

為準(zhǔn)確模擬指定區(qū)域的車輛荷載效應(yīng)，應(yīng)對橋上運(yùn)營車輛進(jìn)行車型劃分［２］，具體的劃分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)依據(jù)不同車輛的尺寸、軸距、車重等建立．研究中將高速公路車輛按軸數(shù)及車重劃分為１１類，在此基礎(chǔ)上可根據(jù)實(shí)測的車輛和交通流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立實(shí)際車輛荷載特征相對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型．對于合成車流模擬，

車輛特性模型主要包括車型比例、車重、車長、軸重、

囂帥２５簍ｏ．０２０

Ｏ．０１５Ｏ．０１００．００５

（】

＿

Ｆｉｇ．２

險(xiǎn)攀布

圖２第６類車實(shí)測車速的概率分布擬合

ＳｐｅｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣｌａｓｓ６

軸距等參數(shù)．其中，對于橋梁跨中彎矩、斜拉橋拉索

以及懸索橋主纜纜力等常規(guī)問題，車輛特性模型中

１．２車輛到達(dá)與交通事故模型

建立合成車流所需的車輛特性、交通流特性模型后，可利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模擬產(chǎn)生與實(shí)測數(shù)

需明確不同車型的車重、車長特征；而對于斜拉索、吊桿以及橋面板疲勞等特殊問題，還需進(jìn)一步明確相應(yīng)的軸重、軸距特征．現(xiàn)有大量的收費(fèi)站靜態(tài)數(shù)據(jù)

可為各地區(qū)的橋梁荷載研究提供充足的車輛特性數(shù)

據(jù)具有相同規(guī)律的車輛荷載流［１０｜．車流模擬過程中

還需建立車輛到達(dá)與交通事故模型．

首先，，在指定交通流量ｑ下，應(yīng)根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)到達(dá)的汽車數(shù)量為參數(shù)建立車輛到達(dá)模型．當(dāng)車流

據(jù)．經(jīng)實(shí)測數(shù)據(jù)校驗(yàn)，車長、軸距相對穩(wěn)定，可在模擬中作為常數(shù)參量，而車重、軸重變量一般服從正態(tài)分布．圖１為第６類車實(shí)測車重的概率分布擬合結(jié)果，其余車型的擬合結(jié)果與之類似．

除車輛特性模型外，基于合成車流的荷載效應(yīng)模擬還需建立交通流特性模型，主要包括車速、車型車道分配規(guī)律等內(nèi)容．相關(guān)數(shù)據(jù)可根據(jù)橋址區(qū)域的高速公路交通流調(diào)查統(tǒng)計(jì)得到．例如，針對２００８年廣東省某高速公路的統(tǒng)計(jì)表明，不同車型的車速變

量服從均值６５．４９到８０．４６的正態(tài)分布．圖２為第６

密度不大、車輛間的相互影響微弱時(shí)，常用泊松分布

模擬指定時(shí)間間隔ｔ內(nèi)到達(dá)ｋ輛車的概率Ｐ（足）：

�。┮黄鼢觯牵撸铩薄病�

內(nèi)的平均到達(dá)率．

（１）

式中：ｑ為交通流量，輛 ｈ～；Ａ—Ｆ蒜為時(shí)間間隔￡

相應(yīng)地，當(dāng)車流密度較大、車輛在車隊(duì)內(nèi)自由行駛得不方便時(shí)，宜采用二項(xiàng)分布：

Ｐ（志）一

類車實(shí)測車速的概率分布擬合結(jié)果，其余車型的擬合結(jié)果與之類似．ａ‘丁爰而）‘（１一丁蒜）”‘，ｋ—ｏ，１，２…（２）

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