[發明專利]一種基于車流數據和可靠度理論的城市橋梁限載確定方法

有效

• 申請號: 202011516435.3
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112580138B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 馮德成;袁捷;陳適之;孫震
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馬嚴龍

1.一種基于車流數據和可靠度理論的城市橋梁限載確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過動態稱重設備采集橋梁通行車輛信息，采集通行線路上的車型、車重、車速分布和車頭間距數據，所有車輛根據軸數分類成若干有限的車型1、車型2、……、車型k，同時對每種車型的軸距進行均值標準化處理；

步驟2：對每種車型各軸軸重用概率密度分布函數進行擬合，得到每種車型各軸軸重的概率密度分布狀況，同時確定車道車輛間距分布；

步驟3：設定初始限載值W_L，隨機抽樣車輛形成隨機車流荷載模型，對超過限載值W_L車輛重新抽取；

步驟4：確定待限載橋梁的控制截面并計算相應影響線，將隨機車流模型用影響線加載，對于多車道橋梁，將各車道隨機車流荷載在控制截面響應疊加，選取每天橋梁控制截面響應極值，得到以天為單位的橋梁控制截面響應極值樣本；

步驟5：對橋梁控制截面響應的極值樣本進行廣義極值分布擬合，得到橋梁控制截面響應極值分布S_d；

步驟6：基于設計文件、橋梁有限元模型計算和相關檢測試驗結果，計算控制截面的恒載效應S_S及承載力R；

步驟7：根據可靠度理論和橋梁極限狀態方程Z＝R-S_d-S_S計算當前限載值W_L下橋梁相應的可靠度指標β；

步驟8：將分析得到的可靠度指標β和相關規范條款進行比較，如不滿足，則修改限載值W_L重復步驟3-步驟7，直至滿足可靠度指標要求的限載值W_L。

2.根據權利要求1所述的一種基于車流數據和可靠度理論的城市橋梁限載確定方法，其特征在于：所述步驟2車型軸重分布采用混合高斯分布，表達式為：

其中為第j軸第i種分布的軸重高斯分布函數，μ_ji和σ_ji分別為各個軸重高斯分布的均值與方差，a_ji為軸重w屬于g_j(w|μ_ji,σ_ji)分布的概率，

車道車輛間距采用對數正態分布或廣義極值分布，所述的對數正態分布為：

其中l為表示車距的隨機變量，μ為中心參數，σ為形狀參數；

所述的廣義極值分布為：

其中l為表示車距的隨機變量，k為3類極值分布函數的統一系數，μ為中心參數，σ為形狀參數。

3.根據權利要求1所述的一種基于車流數據和可靠度理論的城市橋梁限載確定方法，其特征在于：所述步驟3隨機抽樣先確定當日車流量數量n輛，抽樣順序為：第1輛車車型——第1輛車軸重——第一輛車車距——第2輛車車型——第2輛車軸重——第2輛車車距……第n輛車車型——第n輛車軸重。

4.根據權利要求1所述的一種基于車流數據和可靠度理論的城市橋梁限載確定方法，其特征在于：所述步驟4影響線加載方法為將隨機車流模型信息存儲在一維矩陣{F}中，即矩陣{F}包含了車流車載信息，其中AW_ij表示第i輛車第j軸軸重：

{F}＝[AW₁₁ 0 …0 AW_ij 0 … 0 …]

一個車道的隨機車流荷載模型為相隔一個軸距或者車距的離散集中荷載，一維矩陣中非零的值表示軸重，兩軸重之間0的個數表示軸重之間的距離，設定ΔL為任意相鄰兩個值之間距離，ΔL大小決定計算精度；

橋梁控制界面影響線信息存儲在一維矩陣{L}中，即矩陣{L}包含了橋梁承載力信息，設定ΔL為任意相鄰兩個值之間距離：

{L}＝[x₀ x₁ x₂ … x_k … x_m]

其中x_k表示在距離影響線初始位置kΔL處加載單位軸重對控制截面產生的效應，

將{F}任意相鄰的m+1個值與{L}中全部的m+1個值相乘即完成一次加載。

5.根據權利要求1所述的一種基于車流數據和可靠度理論的城市橋梁限載確定方法，其特征在于：所述步驟5廣義極值分布擬合采用耿貝爾分布Gumbel distribution或韋布爾分布Weibull distribution。