1、最新中国货车载重和桥梁荷载能力评估中国货车荷载和桥梁荷载能力评估摘要：在过去的 2-3 年来，中国经济发展而建立了大量的桥梁的公路网络。然而，仍 然没有评估其安全承载能力的全国规范规定。 本报告研究工作的重点是为此要求开发基 于可靠性。在这项研究中， 通行车辆的数据超过 730.0 万辆，从公路聚集在中国的三个 省份，在 1-16 个月 2006和 2007年。被处理的日期和预测的模型大桥的设计寿命，根 据目前中国维护和设计规范， 建议的投影方法证明是更可靠的比较报告。 由此产生的载 荷谱用于评估在组件级的典型中国公路桥梁结构可靠性。 因此，对选定的目标可靠度指 标，负载，桥梁评估荷载因素为基
2、础的开发这项研究提出，将在全国列明。劳工部： 10.1061 / （ASCE）BE.1943 - 5592.0000006CE 数据库关键词 ：货车，桥梁，公路，安全，结构可靠度，中国，荷载和阻力系数 设计。引言到 2006年底，在中国公路总长度为 350 万公里，一年里约 14.6 亿吨货物通行（国 家统计局对中国 2007年统计）。这一表面的交通基础设施系统包括大约 310，000 桥梁， 其重要的运输链接。根据通讯和交通部的中国战略计划。国家交通系统将在 2010 年完 成，其中包括五纵七横主要公路。另一方面，虽然有两个国家，在中国桥梁维修规格套（ MOHURD 2003; MOCAT
3、2004 年 a， b）项，它们不包括估计的安全承载在这样一个广泛的交通系统现有的桥梁能力 的明确规定。 同时，非法超载车辆在高速公路上常见通行， 他们影响了与桥梁结构的安 全问题。报告的研究工作本已对结构可靠性中的桥梁和一个定量负荷评级的发展评估的 重点程序，以满足两方面至关重要的重点学科， 一个简短的回顾， 提出他们对艺术的状 态下的需要。在发展的桥梁评估程序， 在一些国家的研究人员利用先进的数据采集系统， 记录现 场卡车的货物。 随着桥梁元件尺寸和能力的测量数据， 结构可靠性的规范已制定并实施 。一个重要的问题仍然在使用 称重记录动车重量数据的过程。 由于限制的动态称重设备使用记录的卡车
4、大部分时间只向第二项决议。 这种限制规定在调查中两个或两个以上车道， 从而产生最大载荷作用情 况下确保桥梁的设计和关键部件的评价。 这个概率是根据过去的可靠性校准或忽视相当 的基础上，其数据没有报告的意见。在本研究中，它是通过定量评估，在 2007 年连续超过 12 个月收集了在纽约的几个站的第二个 100称重数据。这组数据使我们能够定量 地理解和建立公路桥梁模型，同时考虑荷载的出现。 由于中国称重数据等资料缺乏， 这些结果被用于这项研究。 还注意到，这些研究结果可能是在美国和其他国家可能有用。要了解对我国公路货车载荷谱， 有两个研究工作已报告。 一个研究小组 1997 在中 国报告说，收集约
5、 60，000 机动车辆从国道 207，328，305和 101，在 5 天内每白天时 段通行总重量数据（ MOCAT1 999 年）。只有一个车道的负荷记录一次，尽管存在着其他 的通道。没有时间去报道的一些没有提及的卡车装载同时存在。在另一项研究 Mei et al.（2004） ，分析了在 2001年大约三个月期卡车从 110 国道通行的中国车轴重量数据。 通行卡车入住率没有报告， 也没有车数量衡量。 这些努力开创了我国公路货车载荷谱的 研究。从那以后， 更多的称重数据已逐渐成为可利用多通道同时录音， 而没有研究工作 已报告给研究数据。 这些数据使人们有可能研究的桥梁组成部分 （及行人路，
6、 卡车装载 的效果）在更高的保真度，这对于桥梁（和路面的关键）的设计和评价。这项研究工作 下文追求这个方向前进。抗力和荷载效应模型中国公路桥梁绝大多数一跨度小于 80 米。这个跨度范围大负载的自我作为恒载和 卡车上的活荷载加载桥梁构件重量。本节介绍的是建模研究阻力恒荷载和活荷载方法， 得出随机变量这些桥梁 的主要组成部分荷载作用下的结果，将用于结构可靠性评估和 随后的负载因子校正讨论如下。 若干类型的桥被认为是在一个典型的建设研究， 代表中 国最普遍的公路桥，如图 1 所示：钢筋混凝土梁，预应力混凝土 T梁，预应力箱形梁， 工字钢梁。他们分别是缩写为 RC，PCT，PCB和 SI 。抗力这里指
7、的是承载桥的耐用安全，如在这主要承载力的研究， 关注的是梁结构承载的能力这是众所周知的受力结构成分在设计和评估使用可以有很大的不同。因此，抗力本研究使用 的建模为对数正态分布随机变量按（ MOHURD 1999）提供的一些重要实践中的统计资料。在随着信息来源。这种偏差是指之间的平均值和 标准值比例，对它们之间的标准差和平均的比 值变异系数。这些参数是根据统计数据聚集在 中国典型的桥组件（ MOHURD 199年9），亦在美 国获得（诺瓦克 1999 年）中没有数据的数据补 充。采用这些参数的含义是在审查以下敏感性 研究。表 1: 统计参数的阻力，对数正态分布变量组件类型截面偏差COV钢筋混凝土
8、矩形1.226 a0.141 a剪切1.6720.288 a预应力混凝土矩形1.0500.075 b剪切1.1500.140 b钢筋矩形1.120b0.100 b剪切1.140b0.105 bMOHUR（D1999）a 出自 MOHURD（1999）. b 出自 Nowak（ 1999）恒载效应恒定的桥梁荷载效应是指那些由于自身的重力， 如组成部分， 重量及其支持结构， 照明 设施，护栏或护栏，车道沥青面，桥面和主负荷受力主要成分如主梁或大梁。由于在施 工质量控制和采用简化的分析方法， 真正的静载效应是指在设计或评估估计的不同。 因 此，他们是正常的随机建模在这项研究中变量（ MOHURD 1
9、99年9 ）。对于不同的材料， 表 2 显示了统计参数在这项研究中使用，以（ MOHUR1D9 99 年，诺瓦克 1999）提供的数 据为基础。表 2: 统计参数恒定负荷对 D的正常使用 MOHUR（D1999） 组件类型偏差COV钢筋混凝土1.015 a0.100 b预应力混凝土1.015 a0.100 b钢筋1.000 bb0.100 ba 出自 MOHURD(1999). b 出自 Nowak( 1999)活荷载效应活荷载的桥梁作用， 由于卡车变化引起的抗力及静载作用。 因此，它是值得受到这 项研究的 密切注意，以及对桥梁规范校准以往的研究。总活荷载效应被建模为随机变 量的三个产品：静态
10、汽车荷载效应 Ls，动态的影响因子 I 和横向分布的因素 g。表 3 包括最后两个变量，并进一步讨论下一个 Ls 模型的统计参数。表 3: 影响和分布的统计特征因子随机变量分布平均/ 偏差COV影响因子对数正态 a平均=1.120a0.180 a梁分配系数对数正态 b偏差=0.900b0.130 ba 出自 Nowak( 1999) b 出自 Moses 和 Verma(1987)重量为典型的直方图根据车辆配置的车轴数量。 可以看出， 总重量较重， 一般更多轴进 行。极限承载能力下的桥梁跨度如上所述，同时在相邻车道的卡车提到代表了公路桥梁设计和评价的关键装载案 件。这种行为观察需要高分辨率的时
11、间记录，至少 1 / 1 秒 100。不幸的是，从中国公 路动态称重数据没有提供这些，只限于第二资料。因此，它们不允许可靠的估计，是否 两个相邻车道货车接近交通方向之一另一个显着提高负载的影响。时间为 1 秒，以 1 秒记录的时间差在两辆卡车实际上可能是几乎接近 0 秒或 2 秒，由于四舍五入。 以一百 一十二公里 / 小时的速度， 这些时间差对应距离为 0 到 62 米。这个距离意味着第二辆卡 车允许可打开或关闭的桥梁跨度， 根据跨度注意车距。 幸运的是， 在美国少数积累了第 二次或更好的时间戳记 100次称重数据。 这些数据在 12 个月内从纽约站的 5 称重站 63 万辆卡车用于研究，以
12、便对卡车的同时存在的行为进行调查。在这方面，同时存在的卡车上的桥梁跨度被确定根据总负载起增加是由于第二辆卡 车（前面或后面的诱导作用的位置最高负荷第一个研究的意义） 。对于差值的意义定在 20这里。也就是说， 一卡车的同时存在的事件是这样确定的， 因此如果第二个记录卡 车增加 20或以上的第一辆卡车装载的影响。由卡车的数量除以此类事件总数提供了 一个或多个出现副作用的概率估计双线的外观。 图 3 显示了一个概率之间的关系和 ADTT 分析结果为两年，车道 15.2 米（50 英尺）的简单跨度的跨中和跨端剪切。图 4 同样为57.9 - m_190 英尺）的比较跨度。他们都显示了概率 ADTT增
13、加。这种关系实际上是看 到所有考虑在这项研究中（从 9.1 至 76.2 米跨度长度或 30至 250 英尺），是在活载效应投影用于较长的时间讨论低于校准时间。请注意，双线同时出现的概率定为 1 / 当前AASHTO标准负载和校准 15 性因素设计（荷载抗力系数）和负载和性因素评价（ LRFR） 规格（诺瓦克 1999年;智 2001年）。根据有关结果这种可能性显然是高估了。图 3 （左）跨中的时刻， （右）在支持剪切 图 4 （左）跨中的时刻， （右）在支持剪切 长期活载效应的估算 称重数据通常聚集在很短的时间 （如从中国 0-12 个月，这里使用的数据），而随着时间 的桥梁的设计和评估标准
14、（通常几十年的范围，以 1 世纪的时间间隔）。实测数据的投 影较长一段时间， 然后需要评估结构可靠性的保证， 是规范发展的法规要求的关键在这 里。这种预测较早地提出简要回顾。在此研究中，不同的预测方法，开发，而其他地方 使用的（ 1999年 Nowak1 999 ，Moses 2001年， van de Lindt 及 Fu 2005年，Sivakumar 2007）。让我们使用 F1（x）来表示为一个时间 Ts 短期内累积密度函数，用负载效应（ CDF） 为其测量数据或变化的 x 是可用的。在过去 Ts 是由于动态称重数据采集系统的时间限 制在几天，但现在 TS是数月甚至数年，包括世界上许多
15、国家。让我们利用 FN（x）为 X 的最高值较长时期 TL组成的时间 N较短， TL=NTs。据这点，两个两者结合起来有以下关 系：FN（x）= F1N（x） （1）为了找到 FN（x）需要建立 F 1（x）使用了 TS收集现有数据 . 因此，概率密度函数 （PDF格式）FN（x）的导数 fN（x） 是如下，随着均值和方差最大 x上的 TL：N-1 f N（x） =NF 1 N-1 （x） f 1（x） u N= - x f N（x）dx 2O N= - （x- u N）2 f N（x）dx （2）由于 N 可以非常大随 TL增加这里， F1 N-1 的变化是微乎其微的，除非 F1（x）是接
16、近 1（即在高度为 x）。例如，如果 TS是在过去通常使用的 3天， f 1（x） 的可安装使用的3 天为 PDF格式单一数据卡车的负载效应。对于预测当前美国桥梁设计寿命是 75 年，每日平均流量 4，000车根据（ ADTT），N将是 4,000 X365 75 = I09.5 百万美元。使 用这个大型 N，F1（x）的需求将接近 1 或大于 0.999 999 ? 998 而 F1 N-1 （x） 比 0.8 更 大。在该命令 F 1（ x）必须准确，以这个水平约 500亿卡车将需要最低限度，这显然是 在过去的不可能。因此，有近似方法被用于在以前的研究，其验证未获但有据可查的。当获得更详尽
17、资料，例如数月或数年，他在这项研究中的情况，关注仍然需要，因 为 N可以行使仍然很大。现建议短的时间内 TS被最大化，以尽量减少 N和 f 1（x） 的拟合 考虑高端，使得 f N（x） 的可用于需要更可靠的数据优化。此外，在 F1（x）的拟合建 议使用以来最大负载影响 I 型极值分布是仿效这里的模型解的均值和方差的方程（ 2） （1984年李安和汤）利用可以避免数值计算错误。为了说明和验证了这一概念，分别来自河南，江西两省在中国的 WIM 12个月的卡车重量数据使用这里。简单的跨越临界载荷的影响 X的变现，获得第一次使用的轴的距 离和动态称重数据记录的重量，有 f 1（x） 荷载效应影响线。
18、采样的结果在并排方的存在 是模拟使用图 3 和 4。河南或从江西省第 2 称重数据周设置每个数据来每天最多有 14 个值或设定温度 Ts = 1天。这些样本来确定的 F1（x）的使用 I 型作为日常最大值 PDF 格式极值分布。然后，平均和最大负荷的影响，得到方差根据方程（ 2）的解 f N（x） 分别为 N = 30（TL = 1 个月）和 90（TL = 3 个月）。这也代表了预测，从 1 天至 30和 90 天，鉴于有限的数据核实校核下面讨论。为了验证，荷载效果数据的 12个月，分为 12 个和 4 个部分，分别为 TL = 1 和 3 个月（30 和 90 期）。每一部分的最大负荷作用
19、被确定为估计样本均值和方差，将获得 比上述预测值。表 4 显示了比较结果，在误差范围为 TL值的两起案件，与标准差取代 方差。它被视为如预期，即预期的意思是优于标准差估计，预测行动被认为是令人满意 的，也可以接受。表 4：错误（）拟议投影法对不同的简单跨度河南省站负载效应 -投影长度10m15m20m25m30m40m50m 70m剪切（平均）-1月1.13.45.66.77.27.57.77.9剪切（平均）-3月0.21.23.14.65.35.96.36.7矩形（平均）-1月2.20.74.16.06.77.37.78.0矩形（平均） -3 月 0.2 0.2 0.9 2.3 3.5 4.
20、8 5.5 6.2剪切（标准）-1 月14.010.815.417.414.111.0 10.2 6.7剪切（标准）-3月4.19.59.48.58.73.4 9.3 4.8矩形（标准）-1月28.912.312.115.97.412.6 9.3 16.2矩形（标准）-3月14.88.04.29.05.012.2 6.1 8.5江西省站负载效应 - 投影长度 10m 15m 20m 25m 30m 40m 50m 70m剪切（平均）-1 月1.91.71.61.81.71.61.30.9剪切（平均）-3 月1.51.91.61.92.22.32.52.7矩形（平均）-1 月0.51.12.21
21、.00.70.00.40.4矩形（平均）-3 月0.41.20.30.40.20.51.21.7剪切（标准）-1 月10.417.513.114.3 16.5 12.512.6 6.6剪切（标准）-3 月4.09.39.98.79.09.44.60.2矩形（标准）-1 月9.39.46.111.213.67.912.0 15.7矩形（标准）-3 月6.73.44.04.17.17.54.17.7为了对比，表 5 显示了传统的预测方法相同的比较。 这种方法使用 2 天的负载影响 上述获得的数据，提出 f 1（x） 作为一卡车的荷载效应 PDF格式发行。自 2 天的交通量 2915 辆/ 日，N=
22、 2，195 * 30 = 65 ，850 在 1，2 个月里和 195 * 90 3 个月= 197，550 预测， 以确定 f N（x） 在表 5 中的错误远远较小，与 76.4 的平均值和平均为 61.8 的标准差， 比较表 4 和 5 表明，该方法更为可靠。 当 N更大的到 100 年，这传统的方法将产生过多 的错误。事实上，至少可以说使用数据推算涵盖了很短的时间内到遥远的未来一般是不 可靠的。表 5：错误（）不同的跨度传统的简单预测方法河南省站负载效应 - 投影长度 10m 15m 20m 25m 3 0m 40m 50m 70m剪切（平均）-1 月59.574.581.084.28
23、5.586.086.185.9剪切（平均）-3 月58.671.978.281.983.884.885.285.3矩形（平均）-1 月51.956.563.472.877.181.884.185.6矩形（平均）-3 月52.055.057.766.471.878.281.383.7剪切（标准）-1 月42.867.463.560.368.074.475.380.5剪切（标准）-3 月59.169.875.077.778.789.177.184.2矩形（标准） -1 月 24.4 23.7 31.4 23.5 55.3 42.2 67.9 45.8矩形（标准） -3 月 39.7 28.5 41
24、.3 31.3 58.9 42.7 72.9 56.3江西省站负载效应 - 投影长度 10m 15m 20m 25m 30m 40m 50m 70m剪切（平均）-1 月83.687.684.783.982.981.980.979.7剪切（平均）-3 月83.488.985.28483.582.882.582.3矩形（平均）-1 月72.674.581.783.182.381.480.979.8矩形（平均）-3 月70.674.886.486.684.382.582.382.0剪切（标准）-1 月69.263.762.255.248.750.850.858.6剪切（标准）-3 月75.980.0
25、68.165.262.088.680.370.2矩形（标准）-1 月50.365.178.774.065.064.457.847.7矩形（标准）-3 月60.476.082.887.877.391.872.188.7可靠性评估将提交下， 投影至 3日和 100年是必需的。 这一预测是利用建议的执行 方法，但与 TS = 1 个月和 N = 36 和 1200分别。前者是类似上述的 N值（ 30和90）古 尔验证，而后者代表了推断。为进一步验证，表 6显示投影比较使用 TS = 1,2 和 3个 月至 100年的项目（对应到 N = 1200,600 和 400）。这种比较的参考 . 一致性检查
26、的 TS = 1 个月的情况也就是说，如果两个预测（ TS使用两个值）存在一个小的差异结果，预 测都被认为是一致的和可靠的。因此，为在 TS = 2 的差异和 3 个弊端都显示在表 6， 1 个月的比较基数的结果。 它被认为是有迹象表明， 预测的方法主要是用一个一致的差别 数字的百分比。预计标准差没有表现一样好手段，但仍表现为一至 100 年的预测良好， 大多在 20以下。表 6：差异（）根据预测 1 个月的记录长度河南省站负载效应投影长度10m15m20m25m30m40m50m 70m剪切（平均）-2月1.43.92.81.91.42.02.22.4剪切（平均）-3月4.01.23.66.
27、07.38.48.17.6矩形（平均）-2月4.04.64.54.24.03.93.73.6矩形（平均）-3月4.43.73.02.94.37.39.110.7剪切（标准）-2月8.013.09.67.05.87.58.28.4剪切（标准）-3月17.912.521.026.831.8 33.1 32.4 1.2矩形（标准）-2 月4.211.712.6 12.210.09.47.77.4矩形（标准）-3 月1.81.52.9 3.31.311.8 18.3 24.8江西省站负载效应投影长度10m15m20m 25m 30m 40m 50m 70m剪切（平均）-2 月3.79.312.9 15
28、.015.112.28.64.7剪切（平均）-3 月1.014.615.2 16.415.511.98.03.7矩形（平均）-2 月7.56.36.5 10.213.214.414.610.0矩形（平均）-3 月7.36.711.4 16.716.315.414.28.7剪切（标准）-2 月15.913.111.2 17.215.815.68.28.0剪切（标准）-3 月4.052.843.9 42.939.329.719.47.0矩形（标准）-2 月7.79.46.2 4.31.84.5 35.812.4矩形（标准）-3 月6.58.613.8 12.629.51.820.310.0我国公路桥梁设计的可靠性指标在中国公路桥梁结构可靠性，
