车辆荷载概率分布及其产生的荷载效应研究
第5章 荷载与抗力的统计分析
QT Qi
Q T Q i Q i lnm
QT Qi
QT
Qi
Qi lnm
1.2826
2012
东南大学
13
4、常见荷载的统计特性
（1）永久荷载G
在T 内取值基本不变（持续出现），即p = 1， = T，时
段数r = T/ = 1，则m = pr = 1，FQT(x) = FQ(x)。
续时间长短，国际标准建议x<0.1。
按平均跨阈率x确定：防止结构局部损坏（如出
现裂缝）或疲劳破坏时，要限制荷载超过某一限值 的次数，国际标准没有具体建议。
2012
东南大学
33
2）设计取值
对标准值折减得到，折减系数称为频遇值系数f，
表示为
f
Qx Qk
2012
东南大学
34
3、荷载准永久值
结论：各种荷载在设计基准期T内最大值QT的概率分布函
数FQT(x)均表示为任意时点分布函数FQ(x)的m次方。
2012
东南大学
11
2、当任意时点分布为正态分布时
x
FQ(x)
21Qi exp1 2yQ iQi 2dy
F Q T(x)[F Q (x)]m x 21Q Texp 1 2 yQ TQ T 2 dy
t
18
（3） 风荷载 W(t)
按每年出现的最大值考虑，T = 50年，该期间最大风荷载
共出现50次，每年时段内，年最大风荷载必出现，因此p = 1， 则m = pr = 50。年最大风荷载随机过程的样本函数见图。
W ( t ) p1 ,r50,1
o
t
T
2012
桥梁工程设计荷载车辆荷载等
新规范 车道荷载的计算图式
PK qK
多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减。当桥涵设计
车道数≥2时，汽车荷载产生的效应 应该按表 6.0.6-2规定的多车道横向折减系数进行折减，但折 减后的效应不得小于两条设计车道的荷载效应。
(1) 汽车荷载应分为城-A级和城-B级两个等级。 (2) 城市桥梁汽车荷载的车道荷载规定和公路桥梁汽车 荷载的规定相同，城-A级和公路-I级相同，城-B级和公 路-II级相同。 (3) 汽车荷载应由车道荷载和车辆荷载组成，车道荷载 应由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构整体计算应采 用车道荷载，桥梁结构局部加载、桥台和挡土墙压力等 的计算应采用车辆荷载。车道荷载与车辆荷载的作用不 得叠加。 (4) 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最 不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值应只作用于 相应影响线中一个最大影响线峰值处。
每一车队有一重车，主车数量不限。 三、四行车队时可折减 20% 和 30% ，但不小于 两行车队计算的结果。
履带车纵向可考虑多辆行驶，但两车净距
不小于50m 平板挂车全桥均以通过一辆计算 平板挂车和履带车荷载应靠中以慢速行驶 验算时，不考虑冲击力、人群荷载和其它 非经常作用在桥上的各种外力。
鉴于车辆不可能全部同时刹车 公路《桥规》规定：
1 或 2 车道桥，制动力按一行汽车车队总重量的 10%，但不得小于一辆重车重量的30%。
4车道桥为上述数值的两倍。
铁路《桥规》规定：
制动力按计算长度内列车竖向静活载标准值的15% 计算，牵引力按加载长度等于或小于30m内列车静 活载标准值的30%计算，按控制者设计。 当设计桥墩台时，上述制动力和牵引力按 10% 和 15%计算，按控制者设计。 当制动力与离心力同时计算时，制动力或牵引力按 列车竖向静活载标准值的5%计算。 双线按一线计，多线按两线计。
重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的分析
重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的分析2019-06-12摘要：超载运输车辆数量过多，致使公路桥梁出现⼤⾯积较为严重的损坏，甚⾄造成很多的交通事故，威胁着⼈们的⽣命安全，并给国家和社会带来很⼤的经济损失。
车辆荷载作为桥梁设计的重要依据和技术指标之⼀，对桥梁的承载能⼒、造价费⽤有着⾄关重要的影响。
本⽂阐述了公路桥梁设计荷载标准的发展历程，分析了新规范新标准，简述了我国重载交通的现状，简单介绍了⼏种公路桥梁设计荷载的基本研究理论，包括交通流理论、结构设计分项系数基本理论、车辆离⼼⼒基本研究理论并对重载交通公路桥梁设计提出了建议。
关键词：重载交通；路桥设计；车辆荷载；载荷标准中图分类号：U445 ⽂献标识码：A随着我国社会的现代化、经济的快速增长，对交通的需求越来越⾼。
汽车⼯业、运输⾏业的蓬勃发展，交通流量的不断增多，重型汽车的⼤量涌现，车速的明显提⾼，使得公路桥梁的安全性问题越来越受到重视。
越来越明显的结构疲劳问题、桥梁剩余服役期内的承载能⼒评估问题、车桥耦合制动问题需要我们去探讨、分析、研究和解决。
1我国重载交通现状公路桥梁损坏的原因很多，超载问题是其中⼀个重要的因素。
超载的原因有很多，⽐如旧桥超龄超载运营，⽐如桥梁车流量超过原设计，⽐如车辆违规超载等等。
⽆论是车辆超载还是公路桥梁荷载超载都严重威胁着交通安全，给国家、社会、⼈民带来重⼤损失，因此分析重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的问题具有很重要的意义。
为了⽅便及利益最⼤化，我国多数货车都存在着超载现象，对桥梁道路进⾏掠夺性使⽤，致使交通事故和公路桥梁损坏越来越多。
重载交通中，特⼤货车、⼤货车、牵引车等重型货车在交通流中所占的⽐例较⼤，尤其是能源化⼯地区。
重载车辆⽆论单轴承重还是总重量都远远超出设计荷载。
⼆轴车⾄六轴车的额定标准分别为20t、30t、40t、50t、55t，⽽实际重量分别已达40t、80t、100t、130t、140t甚⾄以上。
军用桥梁几种常遇荷载的概率分析
因 为这类 自然荷 载 的基 本 规律对 民用 和军 用 结构是 完全
、
二
军 用 桥 梁 的恒 载
,
恒 载按其 随 时 何 的 变异性 是永 久作 用 随时 间 的变 化很 小
。
按其随 空 间 的 变异性 是固 定作用
,
,
由于 其 量值
,
可 以忽 略
,
因 此其 统计 规律与 时 间参 数无关
可 以 用 随 机 变量 模 型描
。
一定 程度 的简化
2
车 辆荷载 的抽 样调 查
、
军 队 的 车辆 荷 载 ( 包 括火炮 常 的变 动 之 中
,
坦克等 )
,
其 绝 对数 量和 种类 毕竟 是 庞 大 的
,
,
且处 于 经
要 想得 到十分 精 确的动态 数据 是 困 难 的
, ,
甚 至 是 不 可 能的
。
。
但 是 只 要我 们
,
以一定 时期 内的实 际 数量 为基础
述 为 了 获得军 桥 (含 浮桥 ) 恒载 的概率分 布 和统计参数
。
,
我 们对 一 批军 桥 的典型 构 件 的
二 G / G
k
自重作 了 实地 称量
载实 测 值 ;
G
k
,
为 了便 于统计 分析
, 。
,
用无量 纲 参数
K
。
,
作 为统计 量 ( G 为恒
,
为 恒载 标 准 值
取其 设计值 或理 论计算 值 )
:
,
工型 分 布
文 中给 所 得结
.
种荷 载 的 统 计 参 数值
,
重载交通公路桥梁设计中关于车辆载荷的分析
重载交通公路桥梁设计中关于车辆载荷的分析公路桥梁设计的最主要依据和技术指标是车辆载荷，车辆载荷的大小直接关系到公路桥梁的实际承载能力和经济价值。
本文主要围绕重载交通公路桥梁设计前对车辆荷载的调研、重载交通公路桥梁设计时对车辆荷载的分析以及重载车辆荷载的改进分析进行论述，以期为相关研究人员提供参考。
标签：公路桥梁；车辆载荷；设计伴随着我国经济和交通事业的快速发展，汽车承载的重量逐步增加，使得公路桥梁的承载能力也在不断提升，尤其是承担晋煤外运任务的重载交通公路，由于车辆载荷量非常大和超载现象较为严重，使得公路桥梁经常出现损坏情况。
为了能够有效解决这些问题，必须加强公路桥梁的科学设计。
1 重载交通公路桥梁设计前对车辆荷载的调研在进行重载交通公路桥梁设计之前，应该根据相似模拟原则对所选取的公路段进行调查和研究，以此对重载交通公路桥梁车辆荷载的纵向排列情况进行分析和明确。
调查过程中必须得到的三个数据分别是：（1）对车辆的类型及其分布情况进行调研，从中确定各种类型分布的比例情况；（2）对不同类型车辆的轴重和轴距进行调查和统计；（3）对公路桥梁车辆荷载的汽车纵向间距进行调查和统计。
在纵向间距方面，主要统计载重汽车和普通汽车之间的纵向间距、普通汽车与普通汽车之间的纵向间距。
对于车辆类型分布的比例情况和车辆的轴重和轴距的调查可采用观察方法进行，对于公路桥梁车辆荷载汽车的纵向间距可以采用摄影法和人工观测法。
如果在对汽车纵向间距进行统计过程中，出现汽车数量过多，无法进行逐个调查，则应该采用采集的方法，对其中不合理的数据进行剔除，然后将其中载重汽车与普通汽车之间的纵向间距、普通汽车与普通汽车之间的纵向间距组成集合。
2 重载交通公路桥梁设计时对车辆荷载的分析车辆荷载作为公路桥梁设计中的重要技术指标，在重载交通公路桥梁设计过程中必须包含对车辆轴距、车间距、车重和轴重等各方面数据进行分析，因为这些数据对公路桥梁结构都会产生一定的荷载效应，对于车辆荷载对重载交通公路桥梁产生的荷载效应的计算，主要是通过对重载交通公路桥梁中的实际交通调查数据进行分析和计算，从计算数据中得到代表性的汽车荷载类型和车队纵向排列，这样便很容易计算出重载交通公路中车辆荷载产生的荷载效应。
公路桥梁标准疲劳车辆荷载
车辆类型：不同类型的车辆（如货车、客车、挂车等）具有不同的重量和分布，应考虑其对桥梁荷载的影响。
05
CHAPTER
基于标准疲劳车辆荷载的桥梁结构设计方法研究
常规经验法
01
根据桥梁使用环境和车辆荷载情况，利用经验公式进行结构设计。优点是简便快捷，但精度相对较低。
实际荷载
标准荷载
车辆荷载通过梁体传递，对梁体的抗弯和抗剪性能提出要求。
梁式桥
拱桥
悬索桥和斜拉桥
车辆荷载通过拱圈传递，拱圈需承受竖向压力和水平推力，对材料的抗压和抗拉性能要求较高。
车辆荷载通过主缆或拉索传递，对主缆或拉索的拉力和锚固系统的稳定性提出要求。
03
02
01
交通量：交通量的大小直接影响到桥梁的疲劳损伤，应根据实际情况对荷载进行修正。
研究方法
02
CHAPTER
公路桥梁车辆荷载标准概述
车辆荷载标准是指施加在公路桥梁上的静态和动态车辆荷重标准值。
静态车辆荷载标准值主要考虑的是车辆自重和货物重量，而动态车辆荷载标准值还需考虑车辆的动力效应。
公路桥梁车辆荷载标准分为汽车荷载和挂车荷载两类。
汽车荷载包括车辆自重、货物重量以及乘客重量，而挂车荷载则只考虑挂车的自重和货物重量。
03
概率模型
该模型考虑了随机性和不确定性因素，基于大量的实测数据和概率统计方法得出。
01
ห้องสมุดไป่ตู้基于实测数据的统计分析模型
该模型根据实测的车辆荷载数据，经过统计和分析得出，能够反映实际交通荷载情况。
02
确定性模型
该模型基于理论分析和试验研究得出，具有一定的确定性和普适性。
毵有大跨度桥梁车辆荷载效应模型的研究
Ｇ１ ＋ …＋ Ｇ ｏ ＿ ｌ ≤Ｌ≤Ｑ １ ＋ …＋ Ｇ Ｑ （ ４） 当 一 ∞ 时 ，其反正态分布 的均值与方差分 别为 ：
南
ｖ ａ ｔ ［ Ｑ ］ ＝ Ｌ
５ ）
（ ６ ）
２ 车辆 荷载效应 随机过 程
设 为［ ａ ， ｂ ］ 影 响线 的区间 ， Ｐ （ ｘ ） 为 车辆荷 载 白
所示 。在一个独立 车队中任意两辆 小车之间不能 含有 卡车列 ， 任意两列卡车列之间不能含有小车 ， 其 中小车车 长为常数 ｚ ， 卡车 车长为常数 ２ ｚ ， 卡车 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 ２ ｌ Ｐ ／ ， 为第 ｉ 列卡 车列含有 的卡车 数 ，并 且 各 卡 车 列 的 为相 互 独 立 同分 布 的随 机 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
4、荷载效应组合及设计要求
0.41
0.41
08 .
0.4
风载作用方向
02 .
0.4
0.4
013 .
z
——风振系数；
迎风面
背风面
静风 风 脉动风 平均风压 风压 脉动风压
Hi z 1 H z
二、总体风载效应与局部风载效应
1、总体风载效应： 作用在建筑物上的全部风荷载使结构产生的内力和变形； 2、局部风载效应： 作用在建筑物局部构件上的风荷载使其产生的内力和变形； 1）迎风面及侧面宽度为 1 6 墙面宽度的角隅部分
阻尼比
FEk 1Geq
单质点：恒载+0.5活荷载
Fi
Gi Hi
Gi Hi
i 1
n
FEk (1 n )
2 1
0.05 0.06 1.7
顶点附加水平力： Fn n FEk
2）适用范围：以剪切变形为主，且高度不超过40米，刚度和质 量沿高度分布均匀的建筑结构。 2、振型分解法
T1 2 0
Gi 2 i
g Gi i
i 1 i 1 n
n
3、无限自由度法
适用于框架—剪力墙结构
Tj j H 2
w gEJ
§4-1 一、几个重要概念 1、荷载代表值：
荷载效应组合
1）标准值：荷载的基本代表值；恒载取0.5，活载取0.95； 2）组合值：荷载标准值乘以组合值系数而得，主要用于承载
1. 延性：结构在保持其承载能力基础上的塑性变形能力。
主要影响因素： 截面应力特征、构件材料、截面配筋量 配筋构造等。 2. 抗震等级 影响因素： 设防烈度、结构自振周期、场地类别及 设计分组，结构重要性程度。 §7-3 内力组合和最不利内力
第四章-活载效应分析
§4.1 基本可变作用
4.1.3 汽车冲击力
简支梁桥的基频 f 的计算公式
连续梁桥的基频 f 的计算公式
➢连续梁冲击力引起的正 弯矩和剪力效应时，采 用f1，负弯矩采用f2。
§4.1 基本可变作用
4.1.3 汽车冲击力
双塔斜拉桥的竖向弯曲基频 f 的计算公式 无辅助墩
有辅助墩 单跨简支悬索桥的竖向弯曲基频 f 的计算公式
旧 ➢计算荷载——把经常地、大量出现的汽车排列形成的车队， 规 对一般桥梁设计起控制作用。 范
➢验算荷载——偶然地、个别出现的平板挂车或履带车，只 对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。
500kN履带车（简称履带50），可多辆，间距>50m 挂80、挂100和挂120，按一辆计算
汽 车 车 队 纵 向 排 列
➢作用准永久值 结构或构件按正常使用极限状态长期效应 组合设计时，采用的另一种可变作用代表值，其值可根据 在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.5（或略高于 0.5）分位值确定。
➢分项系数 为保证所设计的结构具有规定的可靠度而在 设计表达式中采用的系数，分作用分项系数和抗力分项系 数两大类。
§4.4 荷载组合
§4.2 荷载横向分布系数计算
荷载横向分布系数的计算方法
横向分布的规律与结构横向连结刚度关系密切， 目前常用的荷载横向分布计算方法主要有：
梁格2 ）偏心压力法（修正的偏心压力法）
（ 3 ）铰接板（梁）法 （ 4 ）刚接梁法
适用性：不同 条件简支梁桥
平板模型：
的荷载横向分
§4.1 基本可变作用
4.1.4 人群荷载
➢ 公路桥梁的人群荷载一般取3kN/m2，城市、郊区行人 密集地区一般取3.5kN/m2；人群荷载应与汽车荷载同 时考虑，但不与验算荷载同时计算。
车辆动态荷载系数的主要影响因素分析
车辆动态荷载系数的主要影响因素分析孙吉书;梅林健;杨辉;解帅【摘要】In order to make up the shortage that taking the vehicle dynamic load as static load in current specification,a quarter-vehicle vibration model was applied to analyze the influential law of dynamic load coefficient by pavement roughness' s surface amplitude and wave length,speed,loading rate in this paper.The results show that vehicle dynamic load coefficient would increase with the increase of axle load and pavement roughness' s surface amplitude,and would decrease with the increase of loading rate.There has the tendency that the vehicle dynamic load coefficient wou1d decrease with pavement roughness' s wave length.These achievements can provide some necessary load parameters for pavement design.%为了弥补现行规范将车辆荷载的动态荷载简化为静载的不足,本文应用四分之一车辆振动模型,系统分析了路面不平整度的振幅、坡长、车速、装载率等主要因素对动态荷载系数的影响规律.结果表明,车辆的动态荷载系数随着车速、振幅的增大而增大,随着装载率的增大而减小,随着路面坡长的增大而有减小的趋势.文中的研究成果可以为路面设计提供必要的荷载参数.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)012【总页数】4页(P60-62,65)【关键词】公路工程;动态荷载系数;装载率;平整度【作者】孙吉书;梅林健;杨辉;解帅【作者单位】河北工业大学土木与交通学院,天津300401;河北工业大学土木与交通学院,天津300401;天津滨海新区高速公路投资发展有限公司,天津300450;河北工业大学土木与交通学院,天津300401【正文语种】中文【中图分类】U4160 引言无论是沥青路面还是水泥混凝土路面均不可能完全平整，因而行驶在路面上的车辆不可避免地会产生一定的振动，从而使得作用于路面结构上的车辆荷载是明显的动态荷载，而不是现行规范中所简化的静态荷载模式[1]。
可靠度6-荷载的统计分析
2、准永久值 (quasi-permanent value) —— 徐变等
~ 设计基准期内荷载达到和超过该值的总持续时间Tq＝ti 与整个设计基准期T之比等于0.5确定，即Tq /T＝0.5
Q
ti
准永久值 Qx
Tt
可变荷载准永久值 Qx＝q Qk
q — 荷载的准永久值系数，且 q＝荷载准永久值/荷载
2、随机过程 Q(t) — Q(t)，t 0, T表示 一组样本函数 q1(t)、q2(t)、…… qn(t) 的总称
3、任意时点荷载 Q(ti) 随机过程 Q(t) 在 t＝ti 处可能出现的值组成的一个随 机变量分布，记为 Q(ti)＝q1(ti)、q2(ti)、q3(ti) …… 即 随机过程 Q(t)，t 0, T 在 t＝ti 时点的荷载
2、荷载效应组合（当结构上同时作用有多种可变荷载时）
与计算结构可靠度方法（一次二阶矩概率理论）相适应， GB50068-2001采用JCSS（结构安全度联合委员会）建议的 一种近似的荷载组合概率模型 基本假定 a、假定荷载Q(t)是等时段的平稳随机过程 b、荷载Q(t)与荷载效应S(t)满足线性关系，即 S(t)＝C Q(t) c、设计基准期 T＝50年 d、相互排斥的随机荷载不考虑他们的组合，仅考虑在[0, T]内 可能相遇的各种可变荷载的组合 e、当一种荷载取设计基准期内最大荷载或时段最大荷载时， 其它参与组合的荷载仅在该最大荷载持续时间内取相对最 大值，或取任意时点荷载
~ X 的标准差 ~ X 的平均值
f x FIx
0
x
概率密度函数
风荷载标准值 wk ~ 极值Ⅰ型
不按风向时 /wT＝1.109 wk
wk ＝0.9 /wT
采用广义Pareto分布进行车辆荷载效应极值估计的研究
用该方法 ， 对动态称重 系统记 录的国 内某大桥实测数 据进行 了车辆荷载效应极值估计 ， 并与超越阈值法 、 独立风暴法进 行 了对 比分析 ， 结果表 明 ： 在较短评估期 （ Ｔ＜ ２ ０年 ） 内， 三种方法均可 以较好地 预测荷 载效应极 值 ； 而在 中长评估 期 内， 改进
的独立风暴法预 测值 较高 ， 预测结果偏于安全 。
Ｅｘ ｔ ｒ ｅ ｍｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ Ｐａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｉ ｏ ｎ ＦＥＮＧ Ｈａ ｉ — ｙ ｕ ｅ ，Ｙ Ｉ Ｔ ｉ ｎ ｇ— ｈ ｕ ａ ，Ｃ ＨＥＮ Ｂｉ ｎ
关键词 ：车辆荷 载效应 ； 广义 Ｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｏ 分布； 阈值 ； 独立风暴法 ； 动态称重系统
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｕ ３ １ ２ ． １ 文 献 标 志码 ：Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ３ ４ ６ ５ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｊ ｖ ｓ ． ２ ０ １ ５ ． １ ５ ． ０ ０ ２
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｆ ｏ ｒ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｍａ ｋ ｅ ｆ ｕ ｌ ｌ ｕｓ ｅ ｏ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ，ｔ ｈ ｅ
ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｅ ｄ（ Ｉ Ｉ Ｄ）ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｗ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍ ａ ｔ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ
重载交通公路桥梁设计中关于车辆载荷的分析
重载交通公路桥梁设计中关于车辆载荷的分析摘要：在对公路桥梁进行设计之中，其中十分重要的依据是车辆的载荷，其同公路桥梁的具体承载能力以及经济价值有直接的关系。
基于此，本文在重载交通公路桥梁设计中分析了车辆载荷的相关内容。
关键词：重载交通；公路桥梁设计；车辆载荷引言在目前社会经济体系不断进步的情况下，交通运输的发展也必须要能够最大限度的满足社会发展需求。
而在运输行业中，为了提升运输效率、降低成本，运输超载现象屡禁不止。
重载交通的出现，不仅会导致公路出现大面积受损，降低道路使用寿命，还会对车辆驾驶安全带来直接影响。
本文针对重载交通公路桥梁设计中的车辆荷载问题进行了一定的研究。
1、重载交通公路桥梁设计通常在公路桥梁设计之中，车辆荷载尤其是重载交通车辆荷载的使用对桥梁结构的经济、适用以及安全性有较大的影响。
在改革开放之前我国的交通事业发展速度较慢，在公路上载重车辆的车流量比较小，轴重较轻。
改革开放之后，随着我国经济的快速发展，不管是公路上载重车辆的车流量或者还是轴重都有一定程度的提升，甚至在一些路段不仅车流量比较大，同时还有一些载重车严重超载，使得路段特别是桥梁经常出现堵塞现象，长此以往，公路桥梁的损坏程度比较严重。
因此，为了减轻公路桥梁因为车辆荷载而出现的损坏，应对重载交通公路桥梁设计中的车辆荷载进行全面的分析。
车辆荷载作为公路桥梁设计中重要的技术指标，在重载交通公路桥梁设计过程中应对车辆轴距、车间距、车重以及轴重等等方面的数据进行分析。
因为当前的数据对于公路桥梁结构会出现一定的荷载效应，车辆荷载对于重载交通公路桥梁产生的荷载效应的计算，一般是通过对于重载交通公路桥梁之中的具体交通调查数据进行分析及计算，进而从计算数据之中获得具有一定代表性的汽车荷载类型以及车队纵向排列，如此就比较方便计算出重载交通公路之中车辆荷载出现的荷载效应。
依照《公路桥梁设计通用规范》之中对于不同道路车辆荷载之中的规定，高速公路的设计载荷则是公路Ⅰ级，此级的车辆载荷通常有两种类型车辆而组成，主要是普通汽车以及加重汽车，即便是在调查过程之中有其他类型汽车的存在，为方便计算，对高速公路汽车车辆荷载进行分析时，把各种类型的汽车都折算成普通汽车以及加重汽车来对公路桥梁的荷载效应进行分析。
重载交通公路桥梁设计荷载标准分析
重载交通公路桥梁设计荷载标准分析作者：迟劼甯羿坤来源：《名城绘》2019年第04期摘要：重载交通公路桥梁设计中，车辆载荷的选择使用关系到路桥结构的经济，安全和适用。
伴随着我国经济和交通行业的飞速发展，载重车的流通量越来越大，承载的物品也越来越多越来越重，所以现在载重和轴数都不断加强，轴重加到了七轴120t，这使得以前的重载交通公路已经不能满足于现状，公路桥梁经常受到损害，变得日益严重。
因此，对于重载交通公里桥梁设计中车辆荷载进行重新分析，为了有效解决问题，保证桥梁建设的经济与运营安全，必须加强公路桥梁的科学设计。
关键词：重载交通公路；桥梁设计；荷载标准1导言公路桥梁损坏的原因很多，超载问题是其中一个重要的因素。
超载的原因有很多，比如旧桥超龄超载运营，比如桥梁车流量超过原设计，比如车辆违规超载等等。
无论是车辆超载还是公路桥梁荷载超载都严重威胁着交通安全，给国家、社会、人民带来重大损失，因此分析重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的问题具有很重要的意义。
2重载交通公路桥梁设计前对车辆荷载的调查对于重载交通公路桥梁设计研究以前，应该对所要设计的公路进行调查和研究，对调查和研究结果的纵向排列的情况分析和确认。
调查主要是为了得到三个数据：（1）车辆的类型以及分布进行调查，从其中得到车辆分布比例：（2）不同种类的轴重，轴距进行调查统计：（3）对于公路桥梁车辆汽车纵向间距进行调查统计。
纵向间距上，统计载重汽车和普通汽车，普通汽车和普通汽车的间距。
采用观察方法是对车辆类别分布比例情况与车辆轴重、轴距的调查，而采用摄影法与人工观测法则是对荷载汽车纵向间距的调查，只有在汽车数量过多的情况下无法逐步调查才采用采集方法，同时对于不合乎常理的数据进行删除。
然后对各组纵向间距分别组成集合，通过调查可以看出，连续两辆载重的车相之间概率很小，可以忽略。
3重载交通公路桥梁设计中车辆荷载的标准在公路桥梁设计中，车辆荷载是一项极其重要的技术指标，而车辆荷载也以包括轴距、车间距、车重或轴重等在内的多个参数来对桥梁结构产生荷载效应，而根据之前通过对重载交通公路桥梁中的实际交通调查数据进行分析和计算，从而得出有代表性的汽车荷载类型及其车队纵向排列图，这样就能够计算出在实际的运营状态下，车辆荷载对于重载交通公路桥梁产生的荷载效应。
既有桥梁车辆荷载模型的研究
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。 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 ： Ｕ ４ ４ ｔ ＋ ． ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ １ ４ ３ — ０ ４
∞
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Байду номын сангаас
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（ １ ）
（ ２ ）
沉 （ ￡ ） ＝ １ 一 Ｆ （ ｔ ） Ｉ． 厂 （ ｔ ） ｄ ｔ
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 ，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
尸 （ ｔ ） ： 盟
（ ３ ）
图 １ 理 想 车 队 构 造 图
又 由平 衡 更 新 随 机 过 程 的性 质 可 知 ， 其 年 龄
行车荷载分析资料课件
生态保护
在道路和桥梁建设中注重生态保护，减少对自然环境 的破坏，实现绿色发展。
新型材料的应用
高性能材料
应用新型的高性能材料，如碳纤维复合材料、高强度 钢材等，提高道路和桥梁的承载能力和耐久性。
智能材料
利用智能材料，如形状记忆合金、压电陶瓷等，实现道 路和桥梁的自适应调节和智能化控制。
感谢您的观看
此外，还需要考虑风载、地震等自然因素对桥梁的影响，以确保桥梁的 安全性和稳定性。
城市道路的行车荷载分析
城市道路的行车荷载分析是城市道路设计中的重要环节，通过对实际车辆的重量、 速度和分布情况进行统计分析，确定城市道路所承受的荷载。
在进行城市道路的行车荷载分析时，需要考虑不同车型的重量、速度和轴载分布， 以及城市道路的车流量变化情况。
此外，还需要考虑铁路轨道的特点，如 曲线、坡道等，对行车荷载的影响，以
确保铁路轨道的安全性和稳定性。
04 行车荷载对结构的影响
疲劳损伤
疲劳损伤是由于车辆反复行驶对道路或桥梁产生的压力和振动，经过长时间累积 导致结构材料出现微小裂纹或断裂的现象。
行车荷载的反复作用会使道路或桥梁的表面材料逐渐产生裂纹，随着时间的推移 ，这些裂纹会逐渐扩展，最终导致结构材料的断裂。疲劳损伤是行车荷载对结构 造成的主要影响之一，它不仅会影响结构的承载能力，还可能引发安全事故。
02 行车荷载分析方法
静态分析法
总结词
通过假定道路结构各层间无相互作用，对道路结构进行静力平衡分析。
详细描述
静态分析法是一种传统的道路结构分析方法，它基于静力平衡原理，通过假定道路结构各层间无相互 作用，对道路结构的应力和变形进行计算。该方法适用于道路结构的初步设计和可行性研究阶段，能 够提供较为粗略的应力、应变分布情况。
军用桥梁车辆荷载统计分析
军 用 桥 梁 车 辆 荷 载 统 计 分 析
常大民
资 补 旅言 在 军用桥渡 结构 可 靠度 的计算 中 定性分析
。 ,
要得 到十分精确 的动 态数据是 困难 的
( 权 威性 )
。
甚 至 是不 可能的 其变动 部分 可 用
。
高度机 密性 )
但 只 要 我们所 选 用 的模 型 具 有 足 够 的典 型 性
,
玫侧 方 法 加 以 适 当调 整
那 么 这 样 的分析 结果应 当认 为是 可 靠 的
84 )
我国国 家标准 《 建筑 结构 设 计统 一 标准 》 ( G3 ) 6 8 一
了
t
( ! O T } 卜 其中 T 为结 构设 计基 而在
,
,
准期 ( 如 工 业 设 计 基准 期
)
。
假定
ห้องสมุดไป่ตู้
:
,
① 荷 载 一次 持续施 加 于 结构 上 的 时段长度为
T
内 可分 为 个相等 的时 段
一 p
;
,
:
即
r
,
= T/
;T
② 在每 一
,
时段 上 荷载 出 现 的概 率为 p
,
不
出 现 的概率 为 q 二 1
。
,
内外桥 梁 界 还 在研 究探讨 中 程 以 及 复合 更新过程 等横 型
目 前分 别 用到的有 平稳 二 顶 过 程
第七章工程结构荷载的统计分析
= Tx/T表示；
用超过Qx的次数nx或平均跨阈率x = nx/T （单位时间内超过
的平均次数）表示。
第二节 荷载的代表值
（1）荷载频遇值
设计基准期内结构上较频繁出现的较大荷载值，主要用于正 常使用极限状态的频遇组合。
1）确定方法
按总持续时间确定 按超过次数确定
第七章 工程结构荷载的统计分析
本章内容 第一节 荷载的概率模型 第二节 荷载的代表值 第三节 荷载效应组合
第一节 荷载的概率模型
一、工程结构的荷载分类及概率模型 （一）荷载分类 按随时间变化情况分类
（1）永久荷载
如结构自重，该类荷载表现为近似恒定。
第一节 荷载的概率模型
（2）持续荷载
如楼面活荷载，表现为一定时间段内量值恒定、 各时间段量值可能不等、或某时间段不出现。
荷载效应系数近似为 常数，荷载效应与荷载 具有相同的概率特性， 统计参数之间关系为
S CQ S CQ
第三节 荷载效应组合
二、 荷载效应组合
结构承受永久荷载的同时，可能承受两种以上可变荷载 （活荷载、风荷载、雪荷载等）。
所有可变荷载以最大值相遇的概率很小，为了结构的安 全和经济，需研究多个荷载效应组合的概率分布。
第二节 荷载的代表值
按总持续时间确定：防止结构功能降低（如出现不舒适的 振动）时，要关注荷载超过某一限值的持续时间长短，国际
标准建议x<0.1。
按超过次数确定：防止结构局部损坏（如出现裂缝）或疲 劳破坏时，要限制荷载超过某一限值的次数，国际标准没有 具体建议。
第二节 荷载的代表值
2）设计取值
对标准值折减得到，折减系数称为频遇值系数f
桥梁结构车辆荷载模型的研究现状
桥梁结构车辆荷载模型的研究现状车辆荷载模型受多个参数影响十分复杂,而且交通状况在未来时间内是变化的,这就进一步加大了对其研究的难度。
尤其当桥梁的交通状况在一段时间内由一般运行状态变化到密集运行状态时,给车辆荷载的预测带来更大的不确定性,因此,车辆荷载的调查和统计方法决定它的目标值。
为了能准确建立车辆荷载模型,必须获得年交通量、车长、车重、轴重、轴距、桥跨及车辆在桥上的位置和车辆数目等因素的统计参数和分布类型。
为此,必须进行详细的现场统计调查。
各个国家根据各自不同的国情,依据交通统计资料,都建立了各自的车辆荷载模型。
Nowak通过移动承重系统搜集的600000组数据,其中车辆承重包括它的车重和车长,进而对各种跨径的桥梁的最大弯矩和剪力进行了计算,应用外推法(Extrapolation)预测了75年内的最大弯矩和剪力。
Gindy通过安装在一个美国新泽西州桥梁上的移动承重系统(WIM)所得的数据进行处理分析,提出了预测设计基准期(75年,美国)内最大车辆荷载和车辆荷载效应的新方法;在该方法中采用两种极值模型预测不同重现期的荷载最大值.我国“公路桥梁车辆荷载课题组”根据交通量调查的长期观测资料,在四条国道干线上各设置了一个测点,这些测点大多是交通量长期观测点,对采集到的参数信息资料分别用K-S检验法按正态、对数正态、极值I型、Weibull和伽马五种分布类型进行分布拟和,考虑到我国现行的标准车辆荷载状况及为以后计算分析的方便,将车辆运行状态划分为一般运行状态和密集运行状态,经综合分析,给出了各截口概率分布的拟合检验结果以及设计基准期内最大值概率分布的类型和参数。
T.J.Miao基于我国香港特别行政区小跨径桥梁移动承重系统(WIM)10年内统计的弯矩和剪力,给出了轴距、轴重、车重分布类型和统计参数,提出了一种建立桥梁活载模型的新方法,建立了香港地区标准车辆荷载和车道荷载模型,并同国外一些荷载模型进行了对比分析,可为该地区桥梁的设计提供了参考随着世界经济的发展,各地区间货运量积聚增长,超载现象时有发生,这使得桥梁可能承受较大的应力水平,对其损害很大。
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特征． 此外，文章研究了六轴重车各轴占总重的比例，采用最小二乘法回归分析了各轴重的参数，并在此基础
上，计算了 30 m 跨径简支梁的荷载效应，为我国公路桥梁车辆荷载标准的研究修订以及车辆荷载分析提供
参考．
关键词： 车辆荷载; 三峰分布; 分布拟合; 荷载效应
中图分类号： TU 37，TU 312
文献标志码： A
收稿日期： 2014 － 03 － 25； 修回日期： 2014 － 04 － 20 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 51278134） ； 教育部博士点基金资助项目（ 20114410110003） 作者简介： 杨东晓（ 1990 － ） ，男，硕士研究生． E-mail： 493779882@ qq． com * 通信作者． E-mail： 1500488039@ qq． com
第5 期
杨东晓等： 高速公路车辆荷载概率分布及其产生的桥梁荷载效应研究
59
表 2 各国规范单车道效应值* Table 2 Single effect value of standards in each country
实测模型 5 814
中国 85 规范 汽车 － 超 20 级
2 836
中国 04 规范 公路Ⅰ级 3 281
图 2 车辆荷载统计直方图 Fig． 2 Vehicle load statistical histogram
F（ x） = p1
1
e + p －
（
x
－ μ1） 2σ21
2
2
1
e 槡2π
σ1 槡2π
（ 1 － p1 － p2 ） e － e － α（ x － β）
Fig． 1
图 1 拟合车辆荷载累积分布函数 The fitting of vehicle load cumulative distribution function
图 3 三峰分布拟合实测车辆荷载累积分布函数 Fig． 3 Three peak distribution fitting the measured vehicle
load cumulative distribution function
2 六轴车的车辆荷载统计分析
依照文献［8］对车辆的轴型进行分类可以把 车辆分为 11、12、15、115、125、129、155、159、1 129、 12 222 共 10 个车型． 出于对高速公路上的桥梁的 实际情况的考虑，经计算分析，3 t 以下汽车引起的 应力幅值较小，损伤度可忽略不计［9］，而总重较大 的六轴车辆跟据 WIM 系统实测情况显示并由于 其有普遍超 载 的 特 点，会 更 容 易 引 起 桥 梁 的 最 大 荷载效应和 更 为 严 重 的 路 面 损 伤，故 本 次 分 析 的 重点为总重较大的六轴车辆． 本次统计过程中共 观测到车辆 28 294 辆，其中 21 309 辆 六 轴 型 车 辆，占全部车辆的 75. 3% ，其占行驶车辆的比重非 常大，更说明 六 轴 车 对 于 公 路 桥 梁 的 损 伤 情 况 具 有代表性． 由于国内汽车厂家众多，车型复杂，很 难得到统一 的 车 辆，在 本 次 观 测 到 的 所 有 六 轴 车 中，159 型车共 15 028 辆，其占比重超过 70% ，故 而本文 在 分 析 过 程 中 选 定 六 轴 车 的 代 表 车 型 为 159 型车，其总重为 1 100 kN，其车型参数示意图 如图 4 所示．
（ 1）
式中： p1 = 0. 126 6，p2 = 0. 605 3，μ1 = 1. 819，μ2 =
35. 25，σ1 = 0. 450 4，σ2 = 24. 09，α = 53. 81，β =
0. 299 3．
图 4 车辆轴重示意图 / kN Fig． 4 Schematic diagram of the vehicle axle load
六轴车的车辆单轴重与车辆总重的比例关系 采用最小二 乘 法 线 性 回 归 方 法，可 得 到 相 应 的 回 归直线． 其各轴所占总重比例的线性回归直线见 图 5． 其具体比例见表 1．
58
广州大学学报（ 自然科学版）
第 13 卷
图 5 六轴车各轴占总重比例线性回归 Fig． 5 Six axis car's each axis to total weight ratio linear regression
分布的情况表述比较准确． （ 2） 通过六轴车各轴重占总重比例的回归参
数建立荷载模型，利用最小二乘法，计算可得实测 模型的单车 道 效 应 值，通 过 对 比 发 现 中 国 规 范 中 公路Ⅰ级车辆荷载所造成的最大弯矩仅为实测值 的 56% ，而利用欧洲规范计算所得的荷载效应与 实测值相当． 从而说明了我国现行规范的设计荷 载值已经不 能 满 足 实 际 情 况 的 需 要，对 今 后 桥 梁 设计荷载规范的制定有一定参考价值．
参考文献：
［1］ 中华人民共和国交通部． 中德交调技术交流及交调工作座谈会［Ｒ］． 北京： 中华人民共和国交通部，2002． Ministry of Communications of the People's Ｒepublic of China． Technology exchange and work forum on traffic investigation between China and Germany［Ｒ］． Beijing： Ministry of Communications of People's Ｒepublic of China，2002．
表 1 六轴车各轴占总重比例回归参数 Table 1 Six axis car's each axis to total weight ratio linear re-
gression 轴 号 1 2 3 4 5 6 样本数 回归参数 0． 03 0． 15 0． 19 0． 15 0． 24 0． 24 21 307
由于对公路桥梁造成较大损害的车辆主要是 总重较大的 车 辆，故 在 荷 载 效 应 计 算 中 假 设 所 有 车辆均为六 轴 车，对 车 辆 车 重 取 前 文 分 析 得 出 的 1 100 kN，其在通过虚拟简支梁时所产生的荷载效
图 6 车辆布载示意图 / kN Fig． 6 Schematic diagram of Vehicle distribution
近 10 a 来，我国公路超载超限运输亦即运营 车辆荷载发展变异对既有道路桥梁的养护维修、 安全使用构成了严重威胁，产 生 了 普 遍 的 社 会 影 响，引起了路桥管理方、研究人员的广泛关注． 始 于 1950 年 代 美 国 的 动 态 称 重 技 术 （ Weight In Motion，简称 WIM） 是 一 项 自 动 化、智 能 化、高 效 率、高精度的车辆重量检测技 术． 该 技 术 已 成 为 当前研究运营车辆荷载时首选的技术． 基于 WIM 技 术 数 据，国 内 外 学 者 做 了 大 量 的 研 究 工 作［1 － 3］，如 孙 守 旺 等［2］、李 肇 峰 等［3］ 统 计 分 析 WIM 实测数据，并由此来预测既有桥梁服役期间 最 大 车 辆 荷 载 量 值 与 出 现 几 率 ，限 于 实 测 数 据 体 量偏小、模型结构不够合理等 问 题，此 前 所 构 建 的概率分布模型往往不能够较好地反映现实状 况［4］． 为此，本文选取位于我国沿海经 济 发 达 地 区的代表，以重交通量为主的、连 接 南 北 的 交 通 大动脉［5］———京珠高速公路南段（ 广韶高速） ，研 究 该 路 段 的 车 辆 分 布 特 性 ，基 于 其 中 某 一 计 重 收 费站点 所 采 集的 2013 年 3 ～ 4 月这 2 个月 WIM 数据，构建了 考 虑 到 不 同 车 型 的 车 辆 荷 载 三 峰 分 布模型．
美国 AASHTO
3 164
欧洲 Eurocode
5 212
英国 BD37 /88
4 770
加拿大 OHBD 3 523
德国 DIN1072
4 662
* 30 m 跨径简支梁跨中最大弯矩 / kN·m
4结论
通过本文以上的研究分析可得出以下结论： （ 1） 京珠高速公路上现状车辆分布的密度呈 三峰状态，不能用常见的单峰分布密度表示． 可用 2 个正态分布和 1 个极值Ⅰ型分布的加权和形成 三峰密度函 数 作 为 车 辆 荷 载 的 分 布 密 度 函 数，并 通过 K-S 检验，发现该数学模型对实际车辆总重
3 车辆荷载效应对比
应，为简化计算，故本次计算取跨径为 30 m 的简 支梁． 前后车头间距取出现概率小于 0. 05 时的 30 m［10］，车辆分布如图 6 所示． 根据简支梁影响线的 动态规划法计算可得实测车辆荷载效应与现行各 国规范荷载 效 应，比 较 可 知 中 国 规 范 中 公 路 Ⅰ 级 车辆荷载所造成的最大弯矩仅为实测值的 56% ， 见表 2．
第5 期
杨东晓等： 高速公路车辆荷载概率分布及其产生的桥梁荷载效应研究
57
势，继承了正态分布和极值Ⅰ型分布的优点． 利用 MATLAB 程序对本次统计的 2 个月的车
辆样本数据 进 行 初 步 分 析，车 重 样 本 主 要 集 中 在 20 kN 附近，180 kN 附近和 550 kN 附近 3 个区域， 呈现三峰型概率分布，如图 2，第一个区域主要是 普通小型车 辆，而 后 两 者 主 要 是 大 型 客 车 或 者 超 载的货运汽车． 在对所测样本车辆的总重的数据 观测过 程 中 可 知 其 均 值 μ = 383. 65 kN，标 准 差 σ = 231. 09 kN，通过拟合得到的实测车辆累积分 布函数图，如图 3，拟合概率分布函数 F （ x） 如式 （ 1） ． 由图 2 可知，在该高速公路上可能出现概率 小于 1% 的最重车辆的总重大约为 1 100 kN； 图 3 可知，三峰概率分布可以通过保证率 95% 的 K-S 分布检验，拟 合 实 测 车 辆 荷 载 累 积 分 布 函 数 效 果 非常好．