專利名稱：確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法
技術領域：
本發明屬于橋梁結構計算分析技術領域，具體講，涉及確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法。
背景技術：
港口橋梁的汽車荷載具有“貨車比例高、重載車多、交通量大”的特點，目前國內外對港區車輛的荷載特點研究較少，而且現有的橋梁規范和標準也沒有專門針對港區橋梁設計提出具體要求，造成大量的橋梁按照普通公路的汽車荷載標準進行設計，使橋梁本身的受力狀態不佳，部分橋梁出現病害，嚴重的甚至垮塌。因此有必要對港區的汽車荷載情況進行評估，確定港口橋梁上汽車車輛的荷載計算圖式。目前國內外同類研究橋梁汽車荷載的方法主要是“隨機過程”分析法和“蒙特卡洛”隨機模擬法。其中“隨機過程”分析法是在典型位置設立汽車荷載觀測點，連續測錄自然(即無人為干擾)情況下的汽車車流狀況(即包括車流中所有類型的汽車)，然后將這些數據模型化為濾過泊松過程或伽馬一更新過程，然后利用相應的截口分布公式計算出分布參數的估計值，從而得到汽車荷載情況。“蒙特卡洛”隨機模擬法是根據汽車重量的頻率特性，產生其隨機樣本，當產生的樣本足夠多時，這些樣本在統計上符合實測的頻率特性。這個過程一般通過計算機產生隨機數來實現。然后讓虛擬的汽車模型在橋梁模型上進行模擬交通流運行，從而得到實際橋梁的汽車荷載情況。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種方便的確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，為此，本發明采取的技術方案是，確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，以汽車的類型和不同類型汽車的軸重、軸距、車輛行駛間距為研究對象，以觀測數據為基礎，運用“隨機變量”參數估計和概率分布的假設檢驗方法確定其參數和概率分布函數，通過概率和數理統計的方法得到相應的量值，最終得到不同類型車輛的荷載計算圖式。所述方法進一步具體細化為:I)進行交通量調查，將典型的重載貨車根據車軸數的多少和車軸分布情況進行車型分類；2)按照車型分類對汽車進行車輛荷載調查，并得到各型汽車的軸載譜，同時測量各型汽車的軸距；3)按照“隨機變量”概率分析法進行軸載分析，根據分布函數和概率密度函數求出95%分位數下的軸載估值；4)根據實測的軸距數據得到汽車軸距；5)根據汽車的軸重和軸距，得到汽車的荷載計算圖式。
步驟3)具體做法如下:(I).根據調查的汽車軸載譜判別荷載分布類型，如果只有一個峰值，就假定為普通的正態分布，如果是雙峰或多峰形式，則采用多個正態聯合分布的假定。(2).利用最大似然估計法分析出分布的特征參數，從而得到假定的概率分布函數和概率密度函數。(3).進行K-S (Kolmogorov-Smirnov)檢驗,如果檢驗結果為“接受假定”,則可以繼續進行進一步的分析；如果檢驗結果為“不能接受假定”，則需要調整參數或者重新設定其他的分布形式，并進行K-S檢驗，直至檢驗結果為“接受假定”。(4).根據分布函數和概率密度函數求出95%分位數下的軸載估值。本發明的技術特點及效果:具有直接、直觀的優點，并且可以對不同車型的荷載特點進行分析，更加靈活和具體，極大地方便了汽車荷載對橋梁影響研究的進行。
圖1四軸型車。圖2五軸型車圖3四軸型貨車前軸軸載譜。圖4四軸型貨車第二軸軸載譜。圖5四軸型貨車第三軸軸載譜。圖6四軸型貨車第四軸軸載譜。圖7五軸型貨車前軸軸載譜。圖8五軸型貨車第二軸軸載譜。圖9五軸型貨車第三軸、第四軸、第五軸的軸載譜(三個軸相同)。圖10擬合概率分布圖。圖11擬合的概率密度函數圖像及直方圖。圖12四軸型車和五軸型車的汽車荷載計算圖式。
具體實施例方式與現有的“隨機過程”分析法和“蒙特卡洛”隨機模擬法不同，本發明涉及的方法以汽車的類型和不同類型汽車的軸重、軸距、車輛行駛間距為研究對象，以觀測數據為基礎，運用“隨機變量”參數估計和概率分布的假設檢驗方法確定其參數和概率分布函數，通過概率和數理統計的方法得到相應的量值，最終得到不同類型車輛的荷載計算圖式。實施方案:I)進行交通量調查，將典型的重載貨車根據車軸數的多少和車軸分布情況進行分類。2)按照車型分類對汽車進行車輛荷載調查，并得到各型汽車的軸載譜，同時測量各型汽車的軸距。3)按照“隨機變量”概率分析法進行軸載分析，根據分布函數和概率密度函數求出95%分位數下的軸載估值，具體做法如下:
(I).根據調查的汽車軸載譜判別荷載分布類型，如果只有一個峰值，就假定為普通的正態分布，如果是雙峰或多峰形式，則采用多個正態聯合分布的假定。(2).利用最大似然估計法分析出分布的特征參數，從而得到假定的概率分布函數和概率密度函數。(3).進行K-S檢驗,(即Kolmogorov-Smirnov檢驗,常譯為柯爾莫哥洛夫-斯米爾諾夫檢驗，簡寫為K-S檢驗,亦稱D檢驗法,是一種擬合優度檢驗法)。如果檢驗結果為“接受假定”，則可以繼續進行進一步的分析；如果檢驗結果為“不能接受假定”，則需要調整參數或者重新設定其他的分布形式，并進行K-S檢驗，直至檢驗結果為“接受假定”。(4).根據分布函數和概率密度函數求出95%分位數下的軸載估值。4)根據實測的軸距數據得到汽車軸距。5)根據汽車的軸重和軸距，得到汽車的荷載計算圖式。本方法具有直接、直觀的優點，并且可以對不同車型的荷載特點進行分析，更加靈活和具體，極大地方便了汽車荷載對橋梁影響研究的進行。下面結合附圖和具體實施方式
進一步說明本發明。I)根據所調查港區公路路網的具體情況，確定典型的道路，并設立測站。進行交通量調查，得知該道路上的重型貨車以集裝箱為主，剔除荷載較小的客車和輕型貨車后，將典型的主要重載貨車根據車軸數目和車軸分布情況進行分類為“四軸型車”和“五軸型車”。其中四軸型貨車前軸為單軸一單輪，第二軸為單軸一雙輪，后軸為雙聯軸；五軸型貨車前軸為單軸一單輪，第二軸為單軸一雙輪，后三軸為三聯軸。具體如圖1 2所示。2)按照主要車型分類對`重載貨車的各個車軸進行荷載調查，并得到各型汽車軸重的軸載譜。具體如圖3 9所示(其中五軸型貨車的第三軸、第四軸、第五軸的軸載譜相同)。3)測量各型汽車的軸距，具體見表I。表I各型汽車的軸距表
權利要求
1.一種確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，其特征是，以汽車的類型和不同類型汽車的軸重、軸距、車輛行駛間距為研究對象，以觀測數據為基礎，運用“隨機變量”參數估計和概率分布的假設檢驗方法確定其參數和概率分布函數，通過概率和數理統計的方法得到相應的量值，最終得到不同類型車輛的荷載計算圖式。
2.如權利要求1所述的確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，其特征是，所述方法進一步具體細化為: 1)進行交通量調查，將典型的重載貨車根據車軸數的多少和車軸分布情況進行分類； 2)按照車型分類對汽車進行車輛荷載調查，并得到各型汽車的軸載譜，同時測量各型汽車的軸距； 3)按照“隨機變量”概率分析法進行軸載分析，根據分布函數和概率密度函數求出95%分位數下的軸載估值； 4)根據實測的軸距數據得到汽車軸距； 5)根據汽車的軸重和軸距，得到汽車的荷載計算圖式。
3.如權利要求2所述的確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，其特征是，步驟3)具體做法如下: (1).根據調查的汽車軸載譜判別荷載分布類型，如果只有一個峰值，就假定為普通的正態分布，如果是雙峰或多峰形式，則采用多個正態聯合分布的假定； (2).利用最大似然估計法分析出分布的特征參數，從而得到假定的概率分布函數和概率密度函數； ⑶.進行K-S (Kolmogorov-Smirnov)檢驗,如果檢驗結果為“接受假定”,則可以繼續進行進一步的分析；如果檢驗結果為“不能接受假定”，則需要調整參數或者重新設定其他的分布形式，并進行K-S檢驗，直至檢驗結果為“接受假定”； ⑷.根據分布函數和概率密度函數求出95%分位數下的軸載估值。
全文摘要
本發明屬于橋梁結構計算分析技術領域，為提供一種方便的確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，為此，本發明采取的技術方案是，確定港口橋梁汽車車輛荷載計算圖式的方法，以汽車的類型和不同類型汽車的軸重、軸距、車輛行駛間距為研究對象，以觀測數據為基礎，運用“隨機變量”參數估計和概率分布的假設檢驗方法確定其參數和概率分布函數，通過概率和數理統計的方法得到相應的量值，最終得到不同類型車輛的荷載計算圖式。本發明主要應用于橋梁結構計算分析。
文檔編號G06F17/50GK103164577SQ20131007985
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月12日 優先權日2013年3月12日
發明者劉文江, 劉旭鍇, 宋廣君, 黃思勇, 李宏祥, 曹景, 華龍海, 王新岐, 郭玉香 申請人:天津市市政工程設計研究院