多地域公路桥梁常规车辆及特重车荷载研究

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1、多地域公路桥梁常规车辆及特重车荷载研究-->第一章绪论1.1研究背景和意义公路桥梁作为公路运输通道的交通中枢，在我国公路交通运输体系中发挥着重要作用。随着公路运输量的持续上升，为了提高运输效率，同时降低运输成本，大型及特大型货运汽车逐渐成为运输重型货物的主力车型，导致重载车辆大量涌现，严重影响公路桥梁结构的耐久性和安全性。我国《公路桥涵设计通用规范》规定：公路桥涵结构的设计基准期为100年，如何保证桥梁结构能够在其漫长的服役期内始终保持良好的工作状态，是学术界和工程界一直致力于研究的重要课题。公路桥梁的设计、运营和管理受到诸多因素的制约，其中与公路的实际交通运行状况

2、有着最为直接而又紧密的联系。一方面公路桥梁的设计建造是为了更好地服务交通运输，提高公路的通行能力，而另一方面交通荷载的持续作用又会对桥梁结构产生巨大的影响。近年来，因超载车辆引起的桥梁倒塌事故频繁发生，造成重大人员伤亡和巨大经济损失，并带来极为不良的社会影响。图1.1~图1.4为近年来我国发生的由超载引起的典型公路桥梁垮塌事故。因此，对实际作用于结构上的交通荷载进行综合研究，确定实际汽车荷载效应，不仅可以帮助交通部门了解在役公路桥梁上实时的交通状况和评估结构的安全状况，并且对于公路桥梁设计荷载标准的更新和完善具有十分重要的理论和实际意义。1.2公路桥梁交通荷载研究现

3、状公路桥梁交通荷载调查是确定设计汽车荷载标准、推导桥梁疲劳荷载谱、交通流仿真模拟、荷载效应极值预测、桥梁承载能力计算及安全可靠性评估的重要基础。目前，国内外都十分重视交通荷载的调查研究工作，各国学者针对公路桥梁交通荷载进行了多个方面的研究。在交通荷载要素调查分析方面，一般基于特定地点（Site-specific）的短期交通流实测数据对交通荷载各要素进行统计分析并建立相应的车辆荷载模型。1997年“公路桥梁车辆荷载研究”课题组选取了四条具有典型代表性的国道开展交通荷载调查，基于实测数据对公路桥梁车辆荷载进行了研究。统计分析了一般运行状态和密集运行状态下车辆荷载的参数特

4、性及车辆荷载效应，获得了车重、轴重、车时距及车间距等参数和荷载效应极值的概率分布类型及其统计参数，并由此得到了车辆荷载的代表值，从而为现行桥梁设计规范中汽车荷载标准的制定提供了重要依据。2000年罗霞等为了更好地描述了混合车流的基本交通流特性，对高等级公路车型结构进行了分析，划定了混合车流的研究范围，建立了行车速度、车流密度和交通流量三个参数之间的关系。同时对车头间距的分布规律进行了研究，建立了车头间距模拟的数学模型，研究了车头间距和速度、流量等参数之间的关系。2001年MiaoT.J.、ChanT.H.T针对香港地区的中小跨径桥梁，基于系统收集了10年的交通荷载数

5、据，首先根据车辆的轴重、总重及轴距等参数信息建立了适用于香港地区的车辆荷载模型，然后将桥梁简化为简支梁，计算车辆荷载效应（包括日常极限弯矩和剪力），分别确定了疏松和密集交通状态下的荷载标准，最后基于由统计分析得到的交通荷载参数和Ontario等效基础长度建立了香港桥梁活载模型，并依据香港的相关规范文件进行修改。2003年梅刚等通过对110国道车辆荷载数据的统计分析发现，车重分布呈现双峰分布特性，采用了双峰概率分布来拟合实测车辆荷载的累积分布函数。建立了滤过复合更新过程模型用于描述一般运行和密集运行状态下的车辆荷载过程，并提出了桥梁后续使用期内车辆荷载评估值的取法。2

6、008年郭彤等采用类似的方法对京沪高速公路实测车辆数据进行了统计分析，建立了多峰分布概率模型用于描述车重的多峰分布特性，并通过滤过复合泊松和威布尔过程分别对一般运行和密集运行状态下的车辆荷载过程进行了模拟。2005年李广慧等基于英国交通研究实验室于1990年收集两周的实测数据，统计得到了5种最常见载重卡车模型，研究了中英两国桥梁规范设计基准期内最大载重值以及多辆卡车在桥时出现的概率。黄立葵等为了解我国高等级道路车辆横向分布状况，对湖南省高等级公路上行驶的车辆进行了实地观测，研究表明：车辆横向分布随着不同车辆类型及交通量的变化而呈现出不同的分布情况。第二章公路桥梁交通

7、荷载调查2.1概述公路桥梁交通荷载在时间和空间分布上具有较强的随机特性，其运行规律和分布特点的了解与掌握需要通过实地交通荷载调查和合理的统计分析。交通荷载调查是一项工作量大的而又非常重要的基础工作。交通荷载调查的方法和手段对于交通荷载数据的可靠性和准确度有着显著的影响。本文通过结合先进的摄像监测仪器、动态称重系统和人工观测抽检，提出了一种准确可靠的交通荷载调查方法，在河北宣大高速公路、沪陕高速公路上海段和104国道绍兴段各设置了一个测点，对河北、上海及浙江地区的交通荷载展开全面细致的调查分析。其中，上海市和浙江省位于秦岭-淮河以南，在地理意义上属于南方地区；而河