多车道桥梁交通荷载特性及结构响应研究

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1、186科技研究城市道桥与防洪2015年9月第9期多车道桥梁交通荷载特性及结构响应研究魏汉锋(广东省佛开高速公路有限公司，广东佛山528000)摘要：多车道公路桥梁各行驶车道的车流和荷载特性分布具有显著的差异性，由这些差异性引起的结构响应特性应是桥梁管养关注的重点。根据某单向4车道高速公路实测的WIM数据，分析其运营阶段的交通荷载特性，及在实际车流荷载作用下桥梁结构的真实响应。研究结果表明：不同行驶车道的车型分布具有显著差异性，90％以上的货车偏向于外侧两个车道行驶；车辆总重和轴重水平较规范基础数据有明显的提高；各行驶车道随机车流产生的荷载效应最大值基本大于规范值，外侧车道

2、上荷载效应远大于内侧超车道，说明目前规范基于车道荷载独立同分布的假定与实际情况不相符，车辆荷载模型已无法满足实际的结构设计评估要求，建议修正。关键词：多车道；车流分布；荷载特性；WIM；结构响应；运营情况中图分类号：U441t2文献标志码：A文章编号：1009—7716(2015)09—0186—03仃!越趟仃0引言车；车生垄车丁车军超超生坚至莲道i道道道喾道道道道道03多车道高速公路具有良好的车辆通行能力，U口0能够高效地集散车流，同时给予车辆更多的车道口口c{口口口口ti＼：码_口选择，在我国交通事业日益发展的今天，多车道高／2m}2m}WlM设口各口。口口速公路越来

3、越受到青睐。这种多车道断面形式使四车道(单向两车道)八车道(单向四车道)得车流横向分布特征明显，相应的荷载特性随时图1车道传感器布置图间和空间变化显著，以往规范中对各车道车流独立同分布的假设已不再成立。同时，近年来，我国前实际车流的组成特性。主要分析内容包括：交通高速公路上的超载现象严重，车辆荷载变异愈加量与车辆荷载特性、车辆到达特性，以及车辆超载显著，这使得高速公路上桥梁的评估已不适合继等。续沿用传统规范中的车辆荷载，利用桥梁实际运1．1车型组成分析营荷载来研究既有桥梁的运营隋况是形势所趋。目前，我国道路上实际运行车辆种类繁多，各基于此，选取国内某高速公路的两个典型断种

4、车型的载重能力差异较大，导致汽车荷载差别面，利用WIM设备测得的车流数据进行分析。该不可忽略。对于单个车辆而言，车重与其轴数相高速公路断面形式为双向8车道，车道分布及关，以轴组类型作为划分车型的依据，将测得的车WIM设备布置情况如图1所示。研究将分析同向辆划为5类，各轴型车辆比例见表1所列。由表1行驶的4车道车流空间分布规律及其荷载特性，可知，轻型客车(七座以下)数量较多，2轴车占的在此基础上，讨论特定地点桥梁评估应用实际车比例相当大，其次是6轴和5轴车，其中6轴的重流荷载的必要性，同时为单向4车道高速公路的车数量比较多，而这类车型对桥梁的影响也最为整体规划、设计及管理提

5、供借鉴。显著。进一步，可得到各轴型车辆对行驶车道选择的倾向性，表2为各轴型车辆在4车道上的分布1车流荷载特性及其空间分布比例。由表2可知，各轴型车辆有自己惯用的车为讨论公路桥梁运营阶段的车流特征，以便道，2轴车由于质量较轻，偏向道路内侧超车道行准确建立能够反映实际结构响应的荷载模型，首驶，3轴及以上轴型的车辆属于货车，更倾向道路先需实测得到背景公路断面的车辆数据，分析当外侧的慢车道。各轴型车辆对车道选择的倾向性导致了多车道荷载分布的差异。收稿日期：2015—06—111．2车辆荷载特性作者简介：魏汉锋(1985一)，男，广东人，工程师，研究方向：路桥工车重和轴重是描述单个

6、车辆荷载特性的参程。2015年9月第9期城市道桥与防洪科技研究187表1车辆轴型分类及组成一览表表2车辆的车道选择特性一览表(单位：％)总重／a)总重累计概率分布数，该类参数与车型有关。已知车型载重、轴重和轴距的分布，可以根据结构的最不利加载位置计算荷载效应，对于直接承受荷载的桥面板等局部受力构件，轴重与轴距的影响则更为显著。图2为实测路段车重与轴重的累计概率分布图，并与我国《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)建立车辆荷载模型的基础数据进行对比，以表明实际的运营荷载环境。由图2可知，在总重累计概率低于0．7以及轴重累计概率低于0．6轴重／t时，同一累计概率水

7、准下实测的运营阶段车重与b)轴重累计概率分布轴重均较规范基础数据偏小，这是由于小型客车图2总重与轴重累计概率分布图比重较大引起的；但当总重累计概率超过0．9时，所有断面车重值均大于规范基础数据在相应累计概率水准下的数值，车重远大于“04规范”基础数据，说明该路段实际通行车辆荷载无论是重车比例还是车重水平都较上世纪90年代初(“O4规范”基础数据获取时间)明显提高。对单车车重和轴重特性的分析可知，当前路段的汽车荷载水平远大于“04设计规范”界定的范围，且对于中小跨径桥梁结构而言，单辆重车对结构的效应起控制作用，在经常性重载交通作