基于实测数据的高速公路随机车流仿真模拟理论及程序开发

摘要

直接作用在桥梁上的车辆荷载，不但具有随机性，而且还随着汽车工业的发展而变化，这些因素使得车辆荷载的分布特征更加复杂。车辆荷载的随机特性研究，可以给桥梁结构的可靠度、疲劳等研究提供不可或缺的数据支持，本文以西宝高速虢镇桥梁现场24小时交通量调查数据为基础，全面系统的研究了高速公路随机车流各参数的随机特性；通过k-s分布优度拟合检验法，分别给出了各车型随机车流特性的分布参数估计值、分布类型；并在基于实测数据的基础上编制了一套全参数随机、全界面输入、动态可视的随机车流仿真模拟程序；建立了用于公路桥梁可靠性评估的车辆荷载多峰分布概率模型，推导了基于滤过复合weibull随机过程的车辆荷载最大值分布函数，以及用于桥梁剩余服役期车辆荷载评估值的计算方法。主要内容包括以下几个方面。
　　 (1)阐述了公路桥梁随机车流的研究简史、车辆荷载模型的研究现状，在已有交通流调查方法基础上提出了一种全面观测高速公路交通荷载各要素的调查方法，并给出了详细调查流程。介绍了几种常用概率分布类型，K-S检验方法以及编写检验程序的MATLAB科学计算软件。全面研究了随机车流中车型、车速、横向位置、车时距、车间距及车重等随机车流特性的概率分布类型。
　　 (2)研究了目前随机车辆荷载模型常采用的几种随机过程的适用情况。建立了基于实测数据的滤过复合weibull更新过程随机车流仿真模拟程序，借助MATLAB软件平台，通过使用其简便的界面编制语言、句柄图形功能编制了全参数随机、可全界面输入参数、动态可视的随机车流仿真模拟程序。
　　 (3)依据本次调查统计分析得出各车道的车辆荷载多峰分布类型，利用滤过复合weibull过程来模拟车辆荷载的随机过程，推导了滤过复合weibull过程的车辆荷载最大值分布，求解了桥梁在剩余服役期内各车道的车辆荷载评估值。