毵有大跨度桥梁车辆荷载效应模型的研究

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1、2013年10月第10期城市道桥与防洪科技研究123既有大跨度桥梁车辆荷载效应模型的研究陈照全(东莞市地方公路管理总站，广东东莞523000)摘要：该文基于既有大跨度桥梁车辆荷载效应影响线较长的特点，以及其荷载效应随机过程可用平稳正态随机过程来描述，建立了以小车和卡车为组合的独立车队。首先采用白噪声过程来考虑车辆荷载过程，经线性变换为车辆荷载效应过程，并求得平稳正态随机过程两个重要参数均值函数和方差函数的表达式。最后运用赖斯(Rice)公式和极大值变换法，得出既有大跨度桥梁车辆荷载效应在有效使用期内最大值概率分布函数的表达式。其成果可为既有大

2、跨度桥梁车辆荷载效应模型的研究提供参考。关键词：既有大跨度桥梁；荷载效应随机过程；平稳正态随机过程；白噪声过程中图分类号：U441．2文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)10～0123—03变量。卡车列重量为wl+⋯+w，w1，w2，⋯，w为卡车0引言车重，其相关系数为P，各卡车列重量相互独立同研究车辆荷载，国内外都采用随机过程作为分布。由于相对于车辆荷载效应，小车车重的影响数学模型，但是具体选择什么类型的随机过程就可忽略不计，所以可以设小车车重为常数0。如果各有千秋了。大跨度桥梁车辆荷载效应影响线较一个独立车队含有的卡车数

3、为Ⅳ=+⋯+，小车长，相对于车辆荷载的总效应，单辆车所产生的效数为M，R为独立车队含有的卡车列列数，各，应和它在桥梁上的位置的影响可以忽略不计。而⋯，相互独立同分布并与也相互独立。则这样且相对于单辆车通过桥梁的时间，可以认为小车一个独立车队的总长G和总重分别为：和卡车在车队中所占的比例、车辆荷载的参数和G=(2N+M)l+Dl十⋯+DR+M(1)车速变化不大，即准平稳过程或局部平稳过程。基N=Pl+⋯+(2)N于准平稳过程的假设和中心极限定理，荷载效应1hWi+MO(3)随机过程可用平稳正态随机过程来描述。而决定平稳正态随机过程的两个参数，均

4、值函数和方差函数，可以通过车辆荷载白噪声过程求得。由随机过程线性变换时域法可知，白噪声过程可作为线性变换的一个策动源，来研究系统的特征，所以可以把车辆荷载过程作为白噪声过程考虑，经线性变换为车辆荷载效应过程，来研究车辆荷载效应图1独立车队布置图过程各参数的特征【lf21。各独立车队总长G。，G，⋯，G为相互独立同分1独立车队模型布的随机变量，由中心极限定理可知，当q—o。时，G+⋯+G近似地服从正态分布，其均值为qE一个独立车队由小车和卡车列组成，如图1[G]，方差为qvar[G]。对于某一长度L：所示。在一个独立车队中任意两辆小车之间不能G

5、1+⋯+Go_l≤L≤Q1+⋯+GQ(4)含有卡车列，任意两列卡车列之间不能含有小车，当一∞时，其反正态分布的均值与方差分其中小车车长为常数z，卡车车长为常数2z，卡车别为：列由单独的卡车或跟随的几辆卡车组成。第i列卡车列的长度为2lP／，为第i列卡车列含有的卡车南5)数，并且各卡车列的为相互独立同分布的随机vat[Q]=L(6)变量。小车之间、卡车列之间和小车与卡车列之间的车间距为D，各车间距为相互独立同分布的随机2车辆荷载效应随机过程收稿日期：2013—07—17作者简介：陈照全(1980一)，男，广东东莞人，工程师，从事公设为[a，b]

6、影响线的区间，P(x)为车辆荷载白路桥梁养护工作。124科技研究城市道桥与防洪2013年10月第10期噪声过程，如果车辆以匀速通过桥梁，则车辆荷载ElM1丽(15)f=效应过程s(t)，可由车辆荷载白噪声过程P(x)通凸』vV-，十十嗍过线性变换得到：由式(14)和式(15)可得：rb盟(16)S(t)=lP(x—tv)l(x)dx(7)：ElG11-f式中：，(x)为影响线函数，也就是冲激响应函由式(12)和式(16)可得：数。s(t)的均值函数为：rb专研仆(17)E=【s(￡)]-OHlj()dx(8)由式(12)和式(14)可得车间距

7、的均值EiD1式中：日为常量，为单车道单位长度上具有为：小车数量的均值。s(t)的协方差函数为：rb，b：cov[S(O)，(t)】=JfnfalCx)lCy)cov[pCx)，P(Y—式中：Q为独立车队Q的上极限：，brbtv)]=IlKjfl(x)l(y)8(一y+tv)dxdy=K·JaJan(19)rb_tvf，()l(x+tv)dx@；其中0≤≤盟(9)3．2K的表达式0式(11)的方差可通过下式和线性回归理论求式中：()为狄拉克函数，为白噪声过程的得：功率谱密度，为常量。5(f)的方差函数为：var[Y]=var[E[Y{X]l+

8、E[var[YIX”(20)rbvar[S(t)]-OKl，()Zdx(1O)则：在准平稳过程的假设下，辆荷载的参数、小车Q碰v盯f主(兰Wij+Mj0)1和卡车的