李勇1
重庆交通大学土木工程学院，重庆400074
摘要：基于某市主城区城市道路通过车辆动态称重系统（WIM）采集的实测车辆数据，针对独柱墩连线梁桥动力响应和影响线加载原理，得到随机车流加载作用下的车辆荷载效应最大值概率分布，从而建立了符合该市实际运行车辆状态下的车辆荷载模型。
关键词：WIM；独柱墩连续梁桥；影响线加载；车辆荷载模型
1.引言
独柱墩连续梁桥具有造型优美、占地面空间小、造价低、施工技术成熟等特点，目前已广泛应用于高速公路、城市立交桥和高速互通匝道桥中。但由于其受“弯扭耦合”作用，造成内梁卸载、外梁加载，尤其是在车辆荷载偏载加载作用下容易造成内外侧支座反力差，从而发生桥梁倾覆事故[1]。从目前所发生的桥梁倾覆事故中，得出事故的最终原因归结于车辆超载、超限所致[2]。目前根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2014）中采用汽车设计荷载进行桥梁倾覆计算，安全度不足，应根据当地发生重载交通的程度确定加载总量[3]。根据建立具有当地交通流特色的倾覆汽车荷载模型已迫在眉睫，为今后的桥梁抗倾覆能力的计算具有重要的工程意义。
2.工程概况
复兴立交F1-F8匝道采用是一个单向双车道三跨等跨布置的预应力钢筋混凝土连续箱梁，桥梁跨径20m，主梁截面采用单箱单室结构，梁高1.5m，梁宽7m，底板宽2.5m，上悬臂宽2.05m。联端及中墩均采用双支座，支座间距为1.5m。桥梁上部结构采用C40混凝土，桥面铺装10cm厚的沥青混凝土层，桥面两侧布置防撞护栏，沥青层荷载集度为10.12KN/m,防撞层荷载集度为5.87KN/m。整个桥梁采用有限元Midas Civil梁格法进行实体建模，考虑结构恒载与活载作用下对结果进行分析，恒载考虑结构自重及附属设施。
3.随机车流统计
本次调查统计了某市主城区城市某道路的5天车辆信息进行统计，共有260275辆车辆经过，在此期间两轴车共有220705辆，占总数的84.8%，三轴车共有11797辆，占总数的4.53%，四轴车共7502辆，占总数的2.89%，五轴车共4677辆，占总数的1.8%，6轴车共15573 辆，占总数的5.98%。
将车型按照轴数进行分别，并分别将统计到的车重进行函数拟合，五轴车的车重及分布拟合图如图1-1所示，其他车重分布及拟合类似，这里就不在详细列举。
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本文将一天内的时间分成两段时间分别进行数据处理及拟合，现分别分为白天和晚上，即7：00—19：00归为白天，19：00-7：00归为晚上。
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然后根据各车流的车重、车间距等运行特点采用蒙特卡洛法运用Matlab对随机车流进行抽样，共抽样5万组车辆。
4.汽车荷载效应计算
本次曲线梁桥的抗倾覆稳定性验算借助大型有限元软件Midas Civil，采用梁格法进行建模分析，共建立了106个节点和131个
单元。在Midas Civil中提取各支承点的支点反力，然后运用影响线加载原理，对随机车流进行加载，加载步长设置为1m，得出各个支点的结果响应。为便于与规范进行比较，将模拟随机车队汽车荷载效应与规范汽车荷载效应之比K作为统计对象，即K=R/Rs，其中R和Rs分别为模拟随机车队汽车荷载效应和规范汽车荷载效应。
《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153—2008）中规定，可变作用的标准值由可变作用在设计基准期T内最大值概率分布的统计特征值确定，故汽车荷载标准值的确定需要100a汽车荷载的最大值分布。然而，获取数据的时间长度有限，无法获得足够多的效应比年最大值，故本文采用与规范类似的处理方法，将效应比年最大值分布替代为效应比500辆汽车荷载效应最大值分布。
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通过高斯拟合反力比K的值，经K-S检验，其R平方（COD）为0.99308，其分布不拒绝高斯分布，获得500辆汽车反力最大值分布后，取0.95分位值可得荷载效应比K=1.4122，因此根据本次实测汽车荷载数据分析，适用于杭州市城市桥梁的汽车荷载取为我国现行规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）公路Ⅰ级汽车荷载中的车道荷载的1.4122倍。
5.结语
本次根据独柱墩连续梁桥根据动态车辆承重系统（WIM）实测汽车荷载数据，建议对于独柱墩抗倾覆计算汽车荷载模型运用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)中的汽车设计荷载公路—Ⅰ级荷载中的车道荷载的1.4122倍进行加载。
参考文献：
[1]黄国勇,兰长青.墩梁固结独柱墩桥梁抗倾覆分析及加固设计方法[J].公路交通科技(应用技术版),2011,(12):87-89.
[2]庄冬利.偏载作用下箱梁桥抗倾覆稳定问题的探讨[J].桥梁建设，2014，44（2）：27一31.
[3]李盼到，马利君.独柱支撑匝道桥抗倾覆验算汽车荷载研究[J].桥梁建设，2012，42（3）：14-18.