计重收费模式下运营车辆荷载的POT模型

当前我国高速公路车辆超载超限运营现象尤为严重,研究在计重收费模式下运营车辆荷载的极值以及其发展变化趋势成为十分迫切的问题。基于计重收费模式下广东省某高速公路的动态称重数据,对车辆荷载按车型进行了车辆总重的统计分析,采用极值分析理论建立POT模型,得出车辆总重分布的尾部分布函数,并科学地预测出未来任意重现期内可能出现的车辆荷载极值。结果表明,该高速路段出现超大吨位车辆并非偶然,在未来还可能出现更大吨位的车辆荷载,对既有道路桥梁的安全运营构成了严重的威胁。可为有效控制运营车辆超载提供参考。     

公路运营车辆荷载极值的预测方法比较研究

为了研究桥梁结构在服役期间要承受的最大车辆荷载的预测方法,根据广东某高速公路3万多组货车的动态称重数据,采用对数正态分布模型,基于极值理论的POT模型和次序统计量模型,拟合运营车辆荷载的尾部分布,据此模型来预测未来两年可能出现的车辆荷载极值,并与相应实测数据进行对比验证,结果 POT模型和对数正态分布的预测值与实测数据相近,但由于对数正态分布存在理论缺陷,最终得出了POT模型更适用于车辆荷载极值预测分析的结论。     

基于赤池信息量准则的桥梁超限车概率模型

采用4种不同的概率分布拟合了广西公路管理局提供的六轴超限车轴重及轴距数据,根据赤池信息量准则进行最优分布模型选取。根据概率分布拟合模型模拟生成了10 000组数据,通过生成的轴重数据对所选取的最优模型进行了验证。结果表明,拟合生成的轴重、轴距数据的平均值与原始轴重数据相近,并且总轴重能反映出原始数据的双峰特征,根据赤池信息量准则选取的拟合模型可以生成较为接近原始数据的轴重、轴距信息。     

基于WIM的广东省公路桥梁车辆荷载模型研究

为研究适合于广东省实际的公路桥梁车辆荷载模型,选取该省5条具有代表性的高速公路,基于动态称重(WIM)系统实测的交通轴载数据,参照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)的方法,拟定符合广东省实际交通状况的车辆荷载参数,获得相应车辆荷载模型,并采用推荐车辆荷载模型与规范荷载模型对不同结构形式的桥梁活载效应进行对比分析.分析结果表明,按照规范原则得到的广东省实测车辆荷载总重和轴重均大于规范给定值;各种结构桥梁在推荐的车辆荷载模型作用下的活荷载效应均为规范计算值的1.4倍左右,桥梁跨径越小,活载所占设计荷载的比例越大,规范对活载效应的低估越明显.     

桥梁超重荷载与限载标准的确定

为了分析公路运营中超重荷载对桥梁的影响，以陕西省府谷-店塔公路上运煤超载车辆为调查对象，根据车辆装载特点和轴型分布特征，将超载车辆分为9种类型，分析了9种车型的超载、超限情况；利用线性回归，得出超载与超限的函数关系。利用等代荷载方法，与公路-Ⅰ级荷载相比较，确定出9种车型的限载系数和限载标准，评价了限载后车辆荷载特性，认为车辆限载后宜使用多轮、多轴运营车型。     

车辆荷载下多车道横向折减系数的计算和分析

根据近几年我国主要干道的车辆荷载实测数据,对不同测点的车辆总重进行了统计分析,建立了不同测点车辆荷载的总体概率模型及截尾概率模型。在此基础上,采用概率方法对车辆荷载服从非正态分布的多车道横向折减系数进行了计算和分析,给出多车道横向折减系数建议值,并与规范规定的数值进行对比。结果表明:不同测点车辆荷载的总体概率分布服从多峰分布,概率密度函数可用1个对数正态和3个正态概率密度的加权和表示;左截尾概率分布服从对数正态分布。设计基准期内最大值的概率分布服从对数正态分布。车辆荷载按多峰分布计算的三车道、四车道、五车道、六车道、七车道、八车道横向折减系数分别为0.95,0.85,0.78,0.74,0.73,0.69,车辆荷载按截尾分布计算的三车道、四车道、五车道、六车道、七车道、八车道横向折减系数分别为0.86,0.73,0.62,0.57,0.56,0.50,均不小于《公路桥涵设计通用规范》规定的数值。     

高速公路桥梁车辆荷载模型分析

根据高速公路当前行车状况,研究了大跨度连续刚构桥的标准车辆荷载模型。在对高速公路大跨度连续刚构桥的车辆荷载流量进行调查基础上,根据实际车辆类型、车重和轴距分布,利用统计的方法,得到8类标准车辆荷载模型,可以应用于桥梁的荷载谱分析和安全性能评估。     

车辆荷载中车辆允许通过总重值的研究

本文通过对107国道实际运行线路车辆进行调查,统计分析了车辆的交通量、总重、轴荷分布及轴距等特征。以统计值为依据,选取两轴车进行研究,考虑两轴车以不同车间距组成的车队形式,根据其计算效应与公路设计荷载效应相等的原则,给出了两轴车总重的计算值,并通过比较跨中弯矩效应所得总重值与支座反力效应所得总重值,得出与支座反力效应相等时所得的车总重值为车辆允许通过总重值。同时,通过计算发现,同类型车辆以不同车间距组成的车队通过不同跨径的桥梁时,除个别区段外,车辆允许通过总重值随跨径的增大基本呈下降的趋势;对于同一桥梁跨径而言,该车队组合方式中车辆的允许通过总重值则随着车间距的增大,车辆总重呈逐渐增大的趋势。     

基于监测的拱桥吊杆车辆荷载效应模型

针对目前尚无拱桥吊杆车辆荷载效应概率模型的问题,利用监测数据研究建立了拱桥吊杆实际车辆荷载效应模型。介绍了某钢管混凝土拱桥吊杆车辆荷载效应监测系统的组成模块及各模块的功能,通过监测系统采集获得了579个吊杆实测车辆荷载效应监测数据。以所得监测数据为研究对象。采用统计方法,分析了吊杆实际车辆荷载效应截口分布类型;采用蒙特卡罗模拟法,分析了设计基准期内吊杆车辆荷载效应最大值分布类型。结果表明,拱桥吊杆车辆荷载效应截口分布服从对数正态分布;设计基准期内车辆荷载效应最大值服从广义极值分布;利用监测数据建立的吊杆车辆荷载效应模型可以较好地反映桥梁的实际车辆荷载情况。     

泰州长江大桥钢塔疲劳计算随机车辆荷载模拟

通过对江阴长江大桥实际行驶车辆的概率统计分析,采用分段多项式曲线拟合方法得到了货车和客车的随机车重概率近似表达式。通过泊松方法建立车辆随机间距的数学模型,将采用数学模型的计算结果与实际观测数据进行了对比分析,表明了建立的数学模型的有效性。基于以上的数学模型和随机过程理论,建立了泰州长江公路大桥钢塔疲劳计算随机车辆荷载模型,以便能够更好的重现公路桥梁实际车辆的统计特性。     

基于计重收费数据的高速公路车辆荷载研究

根据山东省3个典型收费站的计重收费数据,分析了山东省高速公路客车和货车的组成状况和荷载特征,结果表明:山东省高速公路通行车辆中二轴车和六轴车占总交通量的90%以上。二轴车交通量和荷载信息基本上涵盖了客1~4和、货1和货2的交通量和荷载信息,货车5基本上涵盖了五轴车和六轴车的交通量和荷载信息。山东省高速公路宜采用总重560k N三联轴轴重330k N车辆模型进行中小跨径桥梁的结构验算或荷载适应性评价。     

水泥混凝土路面的超限运输车辆轴载换算方法研究

现行公路水泥混凝土路面设计规范进行轴载换算时,主要考虑的是上世纪80年代以前的情况,显然是不能适应当今公路车辆超限运输以及目前水泥混凝土路面结构的实际情况。为计算超限车辆对道路的影响,本文采用理论分析的方法,应用有限元程序求解更大范围内的荷载应力关系。按照等效疲劳损耗原则进行不同轴载间的换算,得到适用于超限运输车辆的水泥路面轴载换算公式,以便对超限运输车辆对于道路使用的影响做出定量的评价。     

基于计重收费数据的大跨径桥梁荷载效应评估

为提高大跨径桥梁车辆荷载效应的评估精度,建立融合计重收费数据和微观交通模拟技术的桥梁荷载效应评估方法。该方法根据计重收费数据建立车型、车重、轴重和轴距的数学模型,模拟产生静态随机车队;将多轴单元胞自动机模型作用于静态车队,形成动态荷载流,加载于桥梁影响线,获得荷载效应时程;采用极值外推法估计长回归周期下的荷载效应特征值,以此评估桥梁的荷载效应水平。采用该方法对润扬长江大桥开展自由和拥堵交通下的荷载效应分析,结果表明:该桥在自由交通下主梁的竖向位移预测极值与规范计算值的比值最大为0.58,行车平稳性好;拥堵交通下主梁弯矩、桥塔弯矩和主缆缆力的预测极值均低于规范值,但吊杆轴力预测极值与规范计算值的比值达1.07,增加了失效风险,运营中需控制该状况的上桥车辆数并及时疏散交通拥堵,以提高桥梁安全性。     

轻型高速公路桥梁车辆荷载研究

车辆荷载是影响公路桥梁结构安全性和使用性的重要因素,作为一种新型公路,目前尚无关于轻型高速公路桥梁车辆荷载的系统研究,为了解我国轻型车辆荷载的情况,首先确定了在混合交通动态称重数据中选取轻型车辆的筛选标准,并对筛选所得的轻型车辆荷载数据进行了概率统计分析,分析表明我国公路上行驶的轻型车辆总体服从对数正态分布,前期研究确定的总重指标符合实际情况;另外,为给轻型高速公路桥梁荷载标准的制定提供依据,还对密集运行状态的轻型车队荷载效应进行了计算,与公路—Ⅰ级进行了比较,并对大量的计算结果进行了统计分析,结果表明轻型车队荷载效应服从正态分布,可选择0.4倍的公路—Ⅰ级荷载作为轻型高速公路桥梁的荷载标准。     

车辆振动瞬态分析及动荷载

以装有平衡悬架和全悬浮驾驶室的三轴载重车为研究对象,建立受多点位移激励的多自由度车辆振动模型。采用数值模拟方法生成路面的随机激励时域函数,对车辆振动系统进行瞬态分析,求得车辆动荷载的最大瞬时值并与采用功率谱分析得到的结果进行比较。     

车辆振动瞬态分析及动荷载

以装有平衡悬架和全悬浮驾驶室的三轴载重车为研究对象,建立受多点位移激励的多自由度车辆振动模型. 采用数值模拟方法生成路面的随机激励时域函数,对车辆振动系统进行瞬态分析,求得车辆动荷载的最大瞬时值并与采用功率谱分析得到的结果进行比较.     

基于当量轴次和当量系数理论的计重收费计算方法研究

基于当量轴次和当量系数提出当量系数法,建立收费标准的确定模型和方法。由该方法得到的收费标准能够在满足公路投资者经济利益的同时,有效遏制超限超载现象的蔓延。首先通过分析各省现行的计重收费方案选择出较为合理的收费模式;然后,提出一种当量系数法,运用当量轴次理论建立不同车型、车货总重的车辆引起的道路破坏费用模型,以此为基础建立分车型收费的数学模型;并在此模型基础上,扩展构建计重收费标准计算模型,从而得出基本费率和超限加收系数;最后,通过在河南省高速公路计重收费中的应用,证明了计算模型的准确性和实用性。     

重载交通下公路桥梁荷载效应

车辆重载作用是影响桥梁安全的最主要因素之一,因超载导致的桥梁垮塌事件屡屡发生。为研究重载交通路段实际通行状态下既有桥梁的荷载效应,利用WIM系统采集了天津海滨高速桥梁的7天车辆数据,建立了车辆荷载模型和车辆荷载效应模型,分析了实际车流下车辆荷载标准值和车辆荷载效应标准值,并与按公路I级荷载的计算结果进行了对比。研究结果表明,该路段的车辆分布总体服从多个正态分布的加权和;基准期最大值分布服从极值I型分布,可选用98吨的五轴车作为标准荷载;车辆荷载效应服从多个正态分布的加权和,荷载效应标准值可取公路I级计算结果的1.8倍。     

基于有限混合分布建模方法的道路轴载模型研究

车辆轴载谱是道路路面设计的关键。对此,提出采用有限混合分布建模方法,精确模拟车辆轴载的分布特性,建立了基础经典分布选择、分布参数校核和基于最小二乘误差优化等方法。并基于四条高速公路的实测WIM数据,校验了该有限混合分布模型,获得车辆单轴和联轴的典型荷载分布模式。结果表明:采用对数正态分布与正态分布线形组合的有限混合分布模型,能很好地拟合车辆轴载的分布特征,R2均在0.96以上,拟合精度高。该混合分布模型具有参数易校验、连续可微等优点,可广泛适用于任意数据类型,其形成的全概率模型也可为道路路面设计提供理论依据。     

基于平衡更新过程的既有桥梁车辆荷载效应模型

将不同车辆组成的车队等效成均布荷载,假定车辆匀速行驶于桥梁上,采用卷积公式计算不同车辆连续到达间距及总重的概率密度函数,应用平衡更新过程理论推导车队长度概率函数,依据中国现有车辆荷载统计数据,建立了既有公路桥梁车辆荷载效应模型。该模型通过截尾分布限定其中各参数的最大值、最小值来反映不同交通类型,通过影响线传递函数反映不同桥梁结构形式。研究结果表明：车辆间距、车长、车重及车速的分布是决定车辆荷载效应模型的关键;该模型适用于既有公路桥梁时变可靠性和剩余寿命评估。