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原文传递大跨桥梁多车道随机车流统计及其等效荷载模型研究

论文题名：	大跨桥梁多车道随机车流统计及其等效荷载模型研究
关键词：	大跨桥梁;随机车流;桥梁荷载;EDWL模型
摘要：	随着桥梁跨度的不断增大、车流量的不断增加、车速的不断提升以及重车及超重车的不断出现等众多因素，作用在桥梁上的随机车流变得越来越复杂。由于大跨桥梁上的随机车流荷载具有较强的随机性，传统的假定车间距及车速不变的研究方法具有较大的局限性，难以对随机车流荷载的特性进行准确的分析。本文基于南京长江二桥收费站取得的随机车流数据结合实测的车流数据，统计了二桥各类车型的车重特征参数，研究了大跨桥梁各个不同车道的在不同交通服务水平下的车型比例以及车辆到达率等特征参数;基于元胞自动机模型（CA模型）的基本思想，从交通控制理论的单车道元胞自动机模型入手，并结合实测的各车道车型比例及断面发车率等断面发车数据以建立多车道随机车流模型的数学模型，依托Matlab开发了多车道随机车流模拟程序，以对二桥的随机车流进行仿真模拟，并对随机车流运行过程中的车流特性进行了研究。　　本研究主要内容包括：⑴研究车辆在桥梁上的行驶规律，包括加减速原则以及车辆在行驶过程中换道规律，确定车辆在需要换道时应如何换道以及换道的概率。根据车流的运行规则并基于CA模型思想建立大跨桥梁多车道随机车流的数学模型。⑵基于建立的随机车流的数学模型并依托Matlab软件开发大跨桥梁多车道随机车流模拟程序，以对二桥的随机车流进行仿真模拟，利用Matlab的界面设计功能以及句柄图形功能进行模拟程序的输出界面设计，并实现随机车流模拟的可视化。该程序的实现为得到随机车流荷载数据提供了支持。⑶从南京长江二桥收费站以及通过对随机车流进行直接观测统计获取大量随机车流交通特征参数，包括车型比例参数、各个车道在不同交通服务水平下的断面发车率以及不同车型车重数据分布参数;对本文交通调查所取得的断面发车率参数样本的分布类型进行了卡方拟合优度检验，发现在不同交通服务水平下三个车道的断面发车率基本服从泊松分布。⑷基于二桥的实测数据以及元胞自动机模型理论对大跨桥梁的随机车流进行模拟，将模拟车流特征参数与实测车流数据进行了对比分析，从而验证程序的准确性及合理性;研究不同交通服务水平下车流的运行特点;此外，进一步对模拟随机车流下的交通量、车速以及车间距进行规律研究及特征分析，发现三种交通服务水平下的车间距都基本服从对数正态分布，拟合出了相应的对数正态分布曲线，并通过K-S检验对其进行了验证。⑸通过对随机车流的模拟可以得到每个时刻桥面上车辆的位置、对应的车型、车重以及车速等参数。引入等效动态车辆荷载方法（EDWL法），利用该方法将随机车流位置转换为了随机车流荷载，简化车桥之间的相互作用，并生成桥梁部分断面的荷载时程曲线。
作者：	茅向前
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	李雪红;李枝军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京工业大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文