既有桥梁车辆荷载模型的研究

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1、2013年11月第11期城市道桥与防洪科技研究143既有桥梁车辆荷载模型的研究陈照全1l(1．东莞市地方公路管理总站，广东东莞523000；2．长沙理工大学，湖南长沙410000)摘要：基于车辆通过既有桥梁是在人员进行采集荷载信息很早之前就已经发生，认为用平衡更新随机过程可以更好地描述车辆通过既有桥梁的过程。以平衡更新随机过程为数学模型，建立了理想车队。根据理想车队推导出车队影响线面积最大值函数、特定车队单独通过影响线概率分布和特定车队总重分布的表达式，结合数值分析方法得出给定评估期车辆荷载的最大值概率分布。最后通过实例分析了该荷载模型，为既有桥梁车辆荷载模型的研究提供了参考

2、。关键词：既有桥梁；平衡更新随机过程；影响线面积最大值函数；影响线概率分布；车队总重分布中图分类号：U44t+．2文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)11-0143—04A(t)与剩余寿命Y(t)的密度函数为0引言)=(4)拟建桥梁结构大部分荷载的分析只能利用非自身的荷载信息，而且这些信息均属于结构建成1．2理想车队之前的信息。相反，既有桥梁结构大部分荷载的分众所周知，世界上无论哪一个国家的车辆荷析则可建立在自身的荷载信息基础上，包括结构载都是虚构荷载(Factitiousload)。这种虚构荷载采建成后新出现的信息，而且通过人员调查采集的用的吨位和形式，应

3、与本国公路的交通量与运输荷载信息也可用于既有桥梁结构的荷载分析中。状况和今后的发展趋势相关。这种理想化的虚构车辆通过桥梁这一情形可以引导到一维的随机点荷载在桥梁上出现的可能性很小，有时几乎是不过程，而且车辆通过既有桥梁这一事件是在人员可能的。对于拟建桥梁，虚构荷载是在桥梁基准期进行采集荷载信息很早之前就已经发生的，所以内最大的预估荷载而非实际荷载『2、，1。对于既有桥用平衡更新随机过程可以更好的描述车辆通过既梁同样可以有虚构荷载，这种虚构荷载为一列各有桥梁这一过程。车速v为定值的理想车队。对于不同的交通运行状态(一般运行状态和密集运行状态)，取不同的1既有桥梁车辆荷载模型定值

4、。各车辆的连续到达过程为平衡更新过程，即1．1平衡更新过程时间间隔(第辆车与第i+1辆车通过同一测点的设{Tn，n=l，2，⋯}为一平衡更新随机过程，其时间差)为平稳更新过程。在车速v为定值的条件任意时点分布的密度函数为t)，则其均值函数为下，车辆连续到达的时间间隔可以用车辆的连续到．常数】达车间距来代替，也就是说车辆连续到达车间距∞为平衡更新过程，其中车辆连续到达车间距为两辆=E[刀=J)dt(1)跟随车辆的前车前轴与后车前轴的距离，见图1。，∞沉(￡)=1一F(t)I．厂(t)dt(2)式中：F(t)——任意时点分布的分布函数；(t)——存活函数。由平衡更新随机过程可知，

5、其第一个区间长度的密度函数为平衡分布c(t)的密度函数图1理想车队构造图尸(t)：盟(3)在理想车队的假设下，车辆通过桥梁时对桥又由平衡更新随机过程的性质可知，其年龄梁所产生的每一个荷载效应，都可以由某一个特定车队布置在桥梁相应效应影响线上计算得到。收稿日期：2013—07—17而这一特定车队具有车队长度、车队包含的车辆作者简介：陈照全(1980一)，男，广东东莞人，博士在读，工程师，从事公路桥梁养护工作，研究方向为桥梁结构可靠度。数n和车队总重w等参数，而且当车队通过影响144科技研究城市道桥与防洪2013年11月第11期线时，车队以外的车辆不能进入影响线范围内。的距离为f

6、，前车前轴与影响线前端的距离为z，1．3车队影响线面积最大值函数前车前轴与后车前轴的距离为d，由于车辆连续当影响线的长度大于等于20m时，车辆荷载到达车间距为平衡更新过程，所以Z相当于平衡对桥梁产生的最大效应值，主要取决于影响线上车更新过程中的剩余寿命Y(t)，z：相当于平衡更新过辆的总重，而各车轴布置的影响可以忽略不计。程中的年龄A(t)。设车辆连续到达车间距平衡更这样车队产生的最大效应可以由车队的重量密度新过程的均值函数为常数，则f与z的密度函m乘以其对应的最大影响线面积A得到。数分别为车队通过影响线所对应的影响线面积1王r，取)：(9)决于车队长度f、影响线长度和车队离

7、影响线端点的距离，见图2。f2)-(1o)．(，zc，)L叼()(5)式中：叼()——影响线函数。影响线————～一图3理想车队通过影响线现在要求≤z的概率(z，)，求Pn(Z，)要分两步进行，当车队通过影响线时，z．首先从0增图2影响线面积加到L—Z，见图4，这个过程的概率为将式(5)对求导可以得到最大影响线面积A，L1(fn肚』(d)dd~dll(11)其为车队长度和影响线长度的函数也就是A(L，lc)-~max(L，Z，)(6)0≤