[发明专利]一种基于车流数据和可靠度理论的城市桥梁限载确定方法

说明书

本发明公开了一种基于车流数据和可靠度理论的城市桥梁限载确定方法，针对渣土车及其他货运重载车辆对原有桥梁超载日益严重的现状，利用动态称重设备采集过往车辆数据，基于限载值随机抽样建立随机车流模型，使用影响线加载随机车流模型得到桥梁控制截面响应的极值样本，再通过广义极值分布拟合得到桥梁控制截面响应极值分布。基于设计文件、有限元软件计算及相关检测试验的恒载效应及桥梁承载力，根据可靠度理论和桥梁极限状态方程确定当前限载值对应的可靠度指标，由可靠度指标选定合适桥梁限载值。本发明为相关部门管理措施的制定以及桥梁安全管养提供科学依据，为解决当前部分桥梁限载值不清楚不准确问题提供一种计算方法。

技术领域

本发明涉及随机车流荷载模型、桥梁承载能力评估等领域，主要涉及一种基于可靠度理论的桥梁限载值计算方法。

背景技术

我国在役公路桥梁在设计荷载及抗力衰减状况等方面都存在差异，且潜在的超重车辆数目庞大，目前的超载认定标准不能准确地为桥梁的限载取值提供可靠的依据，加大了公路管理部门对超重汽车的治理力度，也使超载运输通行许可证的审批工作陷入困境。尽管国内学者在超载桥梁限载取值方面做了大量的理论与试验研究工作，目前仍然采用上世纪90年代提出的典型车辆荷载模型，尚未形成较完善的桥梁限载标准，未能提出具备工程适用性的超载桥梁限载取值分析模型，桥梁限载模式方面的研究滞后，使国家层面的公路桥梁限载规范的制定受到了制约。

车辆的超载会严重危害到生命财产安全，车辆荷载对桥梁结构的作用应引起我们的高度重视，对结构实际受载情况的认知极为迫切且意义重大，从可靠度角度确定桥梁的限载标准，可以为相关部门管理措施的制定以及桥梁安全管养提供科学依据，解决当前部分桥梁限载值不清楚不准确问题。

发明内容

本发明提供了重载车辆通行桥梁限载值可靠度计算方法，提出具备工程适用性的超载桥梁限载取值分析模型，从可靠度角度确定桥梁的限载标准，为相关部门管理措施的制定以及桥梁安全管养提供科学的依据。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于车流数据和可靠度理论的城市桥梁限载确定方法，包括以下步骤：

步骤1：通过动态称重设备采集桥梁通行车辆信息，采集通行线路上的车型、车重、车速分布和车头间距数据，所有车辆根据轴数分类成若干有限的车型1、车型2、……、车型k，同时对每种车型的轴距进行均值标准化处理；

步骤2：对每种车型各轴轴重用概率密度分布函数进行拟合，得到每种车型各轴轴重的概率密度分布状况，同时确定车道车辆间距分布；

步骤3：设定初始限载值W_L，随机抽样车辆形成随机车流荷载模型，对超过限载值W_L车辆重新抽取；

步骤4：确定待限载桥梁的控制截面并计算相应影响线，将随机车流模型用影响线加载，对于多车道桥梁，将各车道随机车流荷载在控制截面响应叠加，选取每天桥梁控制截面响应极值，得到以天为单位的桥梁控制截面响应极值样本；

步骤5：对桥梁控制截面响应的极值样本进行广义极值分布拟合，得到桥梁控制截面响应极值分布S_d；

步骤6：基于设计文件、桥梁有限元模型计算和相关检测试验结果，计算控制截面的恒载效应S_S及承载力R；

步骤7：根据可靠度理论和桥梁极限状态方程Z＝R-S_d-S_S计算当前限载值W_L下桥梁相应的可靠度指标β；

步骤8：将分析得到的可靠度指标β和相关规范条款进行比较，如不满足，则修改限载值W_L重复步骤(3)-(7)，直至满足可靠度指标要求的限载值W_L。

作为更进一步的优选方案，步骤2车型轴重分布采用混合高斯分布，表达式为：