【文章內(nèi)容簡介】 after the car speed carfollowing model ....................................30 Carfollowing model analysis ...........................................................................30 Deficiencies in the derived process of linear model .........................................32 Viscous resistance and viscosity coefficient...............................................................32 Viscous resistance.............................................................................................32 Viscosity coefficient .........................................................................................34 Balanced Functions.....................................................................................................35 New kiic equation ..................................................................................................37 Chapter Summary .......................................................................................................39CHAPTER 4 RELATIONSHIP ANALYSIS OF MIXED TRAFFIC FLOW PARAMETERS ..........................................................................................................40 Characteristic equation characteristic roots ................................................................40 Relationships of mixed traffic parameters ..................................................................42 Discrete Models ..........................................................................................................46 Examples.....................................................................................................................49 Chapter Summary .......................................................................................................52CHAPTER 5 OPERATION SIMULATION ANALYSIS OF VEHICLE LOAD EFFECT...........................................................................................................................53 Traffic flow distribution of parameters.......................................................................54 Vehicle load effect simulation ....................................................................................54 Examples.....................................................................................................................61 Load effect at the flow rate of 1000 veh/ h.......................................................61 Load effect at the flow rate of 1500 veh/ h.......................................................62 Load effect at the flow rate of 2022 veh/ h.......................................................63 Chapter Summary .......................................................................................................65CHAPTER 6 CONCLUSION AND OUTLOOK ................................................................66ContentsVII Paper summarizes .......................................................................................................66 Research outlook.........................................................................................................66REFERENCES........................................................................................................................68PUBLISHED PAPERS AND ENGAGED RESEARCH PROJECTS...............................71Published papers ................................................................................................................71Engaged research projects..................................................................................................71ACKNOWLEGEMENT .......................................................................................................72第一章 緒論1第一章 緒論 研究背景及意義交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展程度是衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。近年來，我國的運(yùn)輸事業(yè)飛速發(fā)展，道路與橋梁作為陸上交通的兩大主力軍，無論在數(shù)量上還是在等級(jí)上都有很大程度的提高。截至 2022 年底，我國公路通車總里程達(dá)到 萬公里，路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善，等級(jí)公路里程達(dá) 萬公里，占公路總里程的 %，其中，高速公路的通車總里程達(dá) 萬公里；全國公路橋梁達(dá) 萬座、 萬米，其中，特大橋梁 2688 座、 萬米，大橋 61735 座、 萬米。然而，過分地追求量的提高往往難以保障質(zhì)的要求。一些路面使用壽命大量縮減，甚至發(fā)生了通車僅僅幾年就出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍、開裂、坑槽的破壞現(xiàn)象。許多高速公路剛剛投入使用就出現(xiàn)了早期損害，不得不投入大量資金進(jìn)行維護(hù)。究其原因，除去施工質(zhì)量與偷工減料的客觀事實(shí)，還與高峰期道路的擁堵、超載現(xiàn)象的普遍存在息息相關(guān)。公路橋梁的總體現(xiàn)狀亦不容樂觀，危橋數(shù)量多年居高不下，亞健康橋梁比例高達(dá)1/6~1/5。很多橋梁在使用了一定時(shí)間后，其正常使用功能和安全性就產(chǎn)生了不同程度的隱患與缺陷，問題也與橋梁運(yùn)營荷載狀況有莫大的關(guān)系。由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的提高以及運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，道路的通行量和車輛軸重不斷增大。雖然因超載導(dǎo)致傷亡的事故層出不窮，但一些貨運(yùn)司機(jī)為了降低運(yùn)輸成本，仍不惜鋌而走險(xiǎn)，實(shí)際載重量很大程度上超過了額定載重量。公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)先后經(jīng)過五次大的提高，大多數(shù)既有橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于實(shí)際運(yùn)營車輛荷載依然嚴(yán)重偏小，甚至無法滿足現(xiàn)代交通的要求，一些重載運(yùn)輸?shù)貐^(qū)或交通擁堵路段的實(shí)際運(yùn)營車輛荷載效應(yīng)為汽車荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值的 ~ 倍 [1,2]，采用設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的車輛荷載來計(jì)算既有橋梁的荷載效應(yīng)明顯沒有實(shí)際意義。此外，在車重調(diào)查方面，現(xiàn)階段采用的靜態(tài)汽車設(shè)備目標(biāo)大、稱重效率低，超載車輛往往繞道以躲避稱重檢查 [3]，澳大利亞實(shí)測結(jié)果表明，在同一條路上，永久式稱重站測出的超載車輛為 %，而用動(dòng)態(tài)稱重裝置(WIM)測出超載車輛竟達(dá) 30%[4]，差別十分明顯。美國經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，車輛的軸載對(duì)路面的壽命影響同實(shí)際車輛軸荷載與公路設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軸荷載之比的四次方成正比。因此，為了能夠完善地評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)營狀態(tài)，橋梁的交通流組成與車輛的實(shí)際廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文2荷載是至關(guān)重要的。比如，107 國道鄭州段 30 公里瀝青混凝土路段于 1989 年 10 月建成通車，總投資6500 萬元，路面因超載運(yùn)輸?shù)仍蜻^早破壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至 1997 年，路面維修費(fèi)用達(dá)到 9000 萬元；又如，山東省煙威高速公路軫格莊至酒館收費(fèi)站段間約 公里的路段于 1994 年竣工通車，由于流量大、車輛超載，于 2022 年 3~11 月進(jìn)行封閉維修，維修總投資約 億元，共鋪筑混凝土路面 48 萬平方米，拆除、重建 36 座橋梁。超載帶來的危害還不止于維修，總投資達(dá) 億元的浙江春暉互通立交橋，于 2022 年正式完工通車，被四輛超載率達(dá) %的貨車壓垮，服役時(shí)間不足 5 年，雖橋梁坍塌不完全由于超載，但超載是其直接原因。類似事故不勝枚舉，由于超重車輛日益增多，超載問題屢禁不止，各大城市交通日益擁堵等現(xiàn)象，導(dǎo)致我國橋梁超負(fù)荷使用這一問題更為嚴(yán)重，現(xiàn)役橋梁“帶病工作 ”、 “小馬拉大車”現(xiàn)象的普遍存在。在橋梁設(shè)計(jì)的研究領(lǐng)域，以結(jié)構(gòu)體系、受力性能的研究為主，對(duì)車輛荷載及其效應(yīng)的研究相對(duì)較少?，F(xiàn)階段對(duì)于車輛荷載的研究，通常采用荷載設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的車輛荷載計(jì)算荷載效應(yīng)；或通過對(duì)橋梁通行的車輛調(diào)查得到荷載譜，通過荷載譜進(jìn)行加載計(jì)算。對(duì)于第一種方法，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)取值來對(duì)既有橋梁的荷載進(jìn)行估計(jì)是不合理的。由于設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)適用于橋梁設(shè)計(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及其交通需求的增長，實(shí)際運(yùn)營荷載常常與設(shè)計(jì)荷載相差較大，上世紀(jì)六七十年代建造的橋梁目前已很難滿足現(xiàn)在的荷載需求，故應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有橋梁的實(shí)際通行狀況進(jìn)行荷載估計(jì)。第二種方法，通常都是在數(shù)據(jù)采用外推法進(jìn)行計(jì)算極值荷載效應(yīng)，對(duì)實(shí)際通過橋梁的車輛數(shù)進(jìn)行短期內(nèi)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出車長、車重和車輛布置的分布規(guī)律，再進(jìn)行荷載效應(yīng)計(jì)算。這些概率模型與車道中的車輛類型組成、車輛間的相互影響相關(guān)，但實(shí)際計(jì)算中并未考慮這些因素的影響。此外，由于通過橋梁的車輛，無論是在車型比例、性能參數(shù)、荷載特性等方面都具有很強(qiáng)的隨機(jī)性 [5~8]，而統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是分一般和密集兩種運(yùn)行狀態(tài)對(duì)一周中具體的某一天進(jìn)行，導(dǎo)致對(duì)車輛荷載效應(yīng)的模擬與實(shí)際相差較遠(yuǎn)。因此，本文采用交通流動(dòng)力學(xué)模型建立車流參數(shù)之間的關(guān)系，得出運(yùn)行狀況中參數(shù)的變化，由蒙特卡羅法按照交通量的大小以及交通流的車型組合生成不依賴于車輛運(yùn)行狀態(tài)的過橋車流參數(shù)，可模擬出實(shí)際車流的荷載效應(yīng)。第一章 緒論3交通流理論對(duì)于車輛特性及其行駛特征方面的研究較為成熟，通過研究交通流三要素（速度、密度和流量）的相互關(guān)系，建立符合實(shí)際交通流現(xiàn)象的模型描述交通現(xiàn)象，確定道路服務(wù)水平和通行能力，為道路設(shè)計(jì)和交通提供有效的控制方法 [1~3]。由于只需保持車流暢通，提供滿足需求的道路通行能力而不需要分析車輛的荷載效應(yīng)，因此在交通流研究中并未對(duì)軸重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。作用在橋梁上的永