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基于WIM数据的公路桥梁车辆荷载时间演变特性及荷载效应研究
| 论文题名： | 基于WIM数据的公路桥梁车辆荷载时间演变特性及荷载效应研究 |
| 关键词： | 公路桥梁;车辆荷载;周期性;时间演变;荷载效应;动态称重系统 |
| 摘要： | 近些年来，随着我国经济的发展，我国公路交通也得到了迅猛的发展。汽车作为公路交通最主要的活荷载之一，其对公路和桥梁结构的使用安全和寿命造成直接和重要影响。随着时间的发展，汽车荷载也在不断发生演变，为了更准确的评估路桥等重要交通结构的安全和使用寿命，很有必要对汽车荷载的时间演变规律和特征进行充分的研究。 本文基于动态称重系统（Weigh-in-motion，简称“WIM”）收集的大量高速公路车流荷载数据开展桥梁车辆荷载时间演变特征及效应研究，主要内容包括： （1）研究了高速公路车辆荷载的车流量、车重、轴重、车头间距、车速、超载概率的时间变化特征。结果显示：车流量受时间变化影响显著，尤其是在春节、清明节、端午节、中秋节、国庆节等节假日有较大差异；车流量在每天的变化中呈现双峰分布，且呈现明显的日周期性，各车型在4时-17时呈现递增趋势，在18时-3时呈现递减趋势；各车型的车重概率模型可以用单峰或者双峰高斯模型表示，重车车流总载重量在1月-8月呈现增长趋势，8月后呈现递减趋势；六轴车的超载概率在不同的月份呈现相似的规律，即在5时-15时超载概率呈上升趋势，在16时-4时超载概率呈下降趋势。 （2）基于上述车辆荷载时变特征规律，参考规范中车辆模型和车队模型的建立方法，选取了不同月份下的白天和夜间两个时段的车辆荷载代表值，建立了基于不同时段统计特征参数的白天和夜间的车队时变荷载模型。该模型相比规范模型更好地体现了荷载的时间特征，为研究高速公路桥梁车辆荷载的时变荷载效应及对结构安全的影响打下了基础。 （3）根据建立的不同月份和时段的车辆荷载模型，结合有限元软件建立的典型桥梁模型，通过将不同车队模型逐级加载，研究了车辆荷载的荷载效应随时间变化特征，并与规范荷载模型进行对比分析。结果表明：标准车队荷载效应在1月-8月份整体呈增长趋势，在8月后呈现减小趋势；标准车队中，白天时段的车队荷载效应要大于夜间，约为夜间的1.1倍；极值车队荷载效应要大于规范值产生的荷载效应，为规范的1.2-1.8倍，故实际中应严格控制汽车车辆的超限运营。 |
| 作者： | 孟垂进 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 赵少杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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