山東省重載交通橋梁荷載研究

王子瑞

[摘要]本文綜述了山東省公路重載交通調(diào)查和研究進(jìn)展，公路橋梁交通荷載調(diào)查分析和研究現(xiàn)狀，總結(jié)了影響橋梁結(jié)構(gòu)的因素，分析了車重、軸載、速度、距離、道路交通負(fù)荷和車輛橫向位置等參數(shù)的研究現(xiàn)狀及存在問題，最后，對(duì)公路橋梁交通負(fù)荷調(diào)查和仿真模擬的研究方向進(jìn)行了展望。

[關(guān)鍵詞]公路橋梁；交通荷載；仿真模擬 文章編號(hào)：2095-4085（2018）04-0134-02

1 公路橋梁交通荷載研究現(xiàn)狀

公路交通在交通規(guī)劃領(lǐng)域取得了巨大的成功，研究的目的主要是有利于整個(gè)山東省的公路交通規(guī)劃和交通流的總體控制，研究方法和結(jié)果對(duì)公路橋梁交通荷載的研究提供了良好的參考。公路橋梁在運(yùn)行過程中起主體作用的是可變負(fù)荷對(duì)交通負(fù)荷的影響，交通負(fù)荷的相關(guān)數(shù)據(jù)是科學(xué)研究橋梁的荷載效應(yīng)、剩余壽命以及計(jì)算最大載重負(fù)荷。今天，無論是從荷載技術(shù)研究和數(shù)據(jù)收集方法，還是荷載數(shù)據(jù)使用，在我國東部重載交通地區(qū)都有明顯的不足，到目前為止還沒有一個(gè)完善的操作和監(jiān)管體系。山東省對(duì)高速公路交通網(wǎng)量的研究才剛剛起步，顯然不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

1.1 車重、軸重

到目前為止，研究交通負(fù)荷數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)和分析車輛總重和軸重是重載交通荷載研究的關(guān)鍵。目前，對(duì)重型交通荷載的調(diào)查包括以下幾種方法。（1）通過閱讀《模型手冊(cè)》來明確汽車的重量。（2）通過高速公路收費(fèi)站獲取車輛階段內(nèi)的通過數(shù)據(jù)。（3）使用機(jī)動(dòng)車輛檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)車輛。（4）通過移動(dòng)負(fù)載識(shí)別技術(shù)識(shí)別和測(cè)量車輛重量。此外，研究人員對(duì)超載情況進(jìn)行了詳細(xì)的研究。相關(guān)部門通過對(duì)一些城市的重點(diǎn)交通樞紐超載數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的研究，建立了超載車輛的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷模型，該模型能夠?qū)崿F(xiàn)公路橋梁建筑可靠性的超載狀況的評(píng)估。同時(shí)，相關(guān)人員還總結(jié)了常規(guī)操作和密集操作中隨機(jī)交通流的數(shù)據(jù)規(guī)律性，并相應(yīng)地建立了公路橋梁車輛荷載的概率模型。

1.2 車輛的速度

在正常情況下，高速公路橋梁的設(shè)計(jì)過程中，車輛的實(shí)時(shí)速度對(duì)橋梁的交通荷載及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)有顯著影響。如果車速過快，在車軸的行進(jìn)過程中，會(huì)給橋梁造成強(qiáng)勁的壓力和負(fù)擔(dān)，道路易受破壞，也就是說，車輛速度的控制對(duì)進(jìn)行荷載研究非常重要。通常使用的檢測(cè)方法包括：通過建立相應(yīng)的開始和結(jié)束位置，明確監(jiān)測(cè)設(shè)備檢測(cè)道路的長度，在建立的模型中，對(duì)車輛的速度進(jìn)行測(cè)量，通過測(cè)量車輛通過的時(shí)間，計(jì)算車輛通過此段道路時(shí)的車速。但檢測(cè)方法也有其自身的不足之處，即測(cè)量的是車輛的平均速度，而不是汽車的實(shí)際瞬時(shí)速度，因此普遍存在一些偏差。

2 公路橋梁交通荷載的展望

從山東省重載交通橋梁荷載的研究過程看，大致可以分為兩個(gè)階段，即早期的隨機(jī)疲勞荷載研究階段和現(xiàn)在的交通流模型的研究階段，在此期間得出很多有用的結(jié)論，如交通流量和車重的隨機(jī)函數(shù)分布規(guī)律等。但無論是早期的研究或現(xiàn)在的研究，都過多的依賴汽車重量、速度、距離不變的假設(shè)，沒有考慮交通特性的隨機(jī)疲勞載荷譜和隨機(jī)交通流模型等影響，前期曾有人對(duì)交通流、車輛和車重的隨機(jī)特性進(jìn)行了深入研究，取得了理想的隨機(jī)交通流模型，但隨機(jī)交通流模型仍不考慮車的間距和速度等隨機(jī)特征的影響。

2.1 公路交通負(fù)荷調(diào)查

上個(gè)世紀(jì)，國家曾實(shí)施了兩次系統(tǒng)的交通流量荷載調(diào)查，第一個(gè)真正的交通荷載調(diào)查是在六十年代，主要為中小跨度橋梁結(jié)構(gòu)，成為當(dāng)時(shí)制定規(guī)范的主要依據(jù)；第二個(gè)交通荷載調(diào)查是在九十年代，已成為現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)、施工規(guī)范的主要依據(jù)。隨著交通運(yùn)輸業(yè)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，高速公路已成為交通運(yùn)輸?shù)闹辛黜浦?，上世紀(jì)九十年代車輛的負(fù)荷特性還沒有充分體現(xiàn)公路車輛負(fù)荷的特點(diǎn)。在公路交通荷載調(diào)查中，目前的研究僅是在高速公路收費(fèi)的基礎(chǔ)上收集的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，這對(duì)于高速公路整體車輛交通荷載特征的理解有所幫助，但對(duì)于確定公路交通荷載整體意義不大，無法得到其他重要的功能，因此需要開展公路交通荷載研究。

2.2 交通負(fù)荷因素的調(diào)查

公路橋梁荷載交通流量是隨時(shí)間改變而所有的要素加以改變的一個(gè)隨機(jī)系統(tǒng)，到目前為止，山東省對(duì)各因素的交通負(fù)荷研究還沒有進(jìn)行全面的調(diào)查。如果山東成立“公路車輛荷載調(diào)查研究小組”，調(diào)查山東高速公路和普通重載公路交通流量、車輛重量、載荷參數(shù)之間的關(guān)系，采取大量統(tǒng)計(jì)的方法，將獲取大量的樣本數(shù)據(jù)。但如只調(diào)查主要車道白天的交通數(shù)據(jù)，將影響結(jié)果的真實(shí)性。目前，許多重型貨車采用夜間行車模式，夜間進(jìn)行交通負(fù)荷調(diào)查顯得尤為重要。如今我們急需一個(gè)簡單的綜合觀察調(diào)查法，將對(duì)橋梁交通及負(fù)載結(jié)構(gòu)影響較大的特征參數(shù)，如各種模型、車道和車輛重量，車輛荷載橫向位置，即時(shí)速度和距離進(jìn)行更詳細(xì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立完善的符合實(shí)際交通荷載的樣本數(shù)據(jù)庫，只有這樣才能促進(jìn)我國的高速公路的快速、持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

道路交通車輛的負(fù)荷是橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算中需要考慮的主要方面。橋梁結(jié)構(gòu)研究的計(jì)算，特別是在橋梁結(jié)構(gòu)框架疲勞和應(yīng)變可靠度數(shù)據(jù)分析中，交通負(fù)荷的選擇在很大程度上接近實(shí)際情況與否，影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了建立適合橋梁結(jié)構(gòu)分析和研究的交通負(fù)荷調(diào)查系統(tǒng)，全面分析橋梁結(jié)構(gòu)位置、交通負(fù)荷特性參數(shù)，應(yīng)對(duì)各參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析，在此基礎(chǔ)上，生成交通負(fù)載仿真交通流的橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)的分析和研究模型，不僅可以使結(jié)果更接近工程實(shí)際，也可以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而使研究結(jié)論可以更好的指導(dǎo)工程實(shí)踐。

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