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基于WIM和SHM系统的公铁两用桥梁车辆荷载统计模型分析

卢光明,  何越磊,  孟晓亮

卢光明, 何越磊, 孟晓亮. 基于WIM和SHM系统的公铁两用桥梁车辆荷载统计模型分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2026, 40(1): 43-48. doi: 10.12299/jsues.24-0174
引用本文: 卢光明, 何越磊, 孟晓亮. 基于WIM和SHM系统的公铁两用桥梁车辆荷载统计模型分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2026, 40(1): 43-48. doi: 10.12299/jsues.24-0174
LU Guangming, HE Yuelei, MENG Xiaoliang. Analysis of statistical model of vehicle load for combined road-rail bridges based on WIM and SHM systems[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2026, 40(1): 43-48. doi: 10.12299/jsues.24-0174
Citation: LU Guangming, HE Yuelei, MENG Xiaoliang. Analysis of statistical model of vehicle load for combined road-rail bridges based on WIM and SHM systems[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2026, 40(1): 43-48. doi: 10.12299/jsues.24-0174

基于WIM和SHM系统的公铁两用桥梁车辆荷载统计模型分析

doi: 10.12299/jsues.24-0174
详细信息
    作者简介:

    卢光明(1995 − ),男,硕士生,研究方向为桥梁健康监测。E-mail:1323581924@qq.com

    通讯作者:

    何越磊(1972 − ),男,教授,博士,研究方向为轨道基础设施状态检测与服役性能研究。E-mail:hyldoc@163.com

  • 中图分类号: U448.12

Analysis of statistical model of vehicle load for combined road-rail bridges based on WIM and SHM systems

  • 摘要: 公铁两用桥梁的疲劳主要源于汽车和列车荷载的耦合作用。针对这一现象,对某跨长江千米级跨度公铁两用悬索桥的动态称重(WIM)系统和结构健康监测(SHM)系统的实测车辆荷载数据进行深入分析,采用典型概率密度函数拟合车辆荷载的相关参数。结果显示:公路和铁路的车辆荷载参数相近;车辆质量呈多峰分布且具有厚尾特征;汽车轴质量比例和列车轴质量呈正态分布;V10类车型速度服从高斯混合分布,其余车型车速均服从正态分布;车头时距呈伽马分布,且列车时距显著大于汽车时距。随机车流与实测车流具有高一致性,表明所建立的车辆荷载统计模型适用于公铁两用桥梁的疲劳分析。
  • 图  1  桥梁多节段有限元模型

    Figure  1.  Multi-segment finite element model of bridge

    图  2  2021年7月至2022年5月交通量

    Figure  2.  Traffic volume from July 2021 to May 2022

    图  3  V3车型轴质量比例拟合

    Figure  3.  Axle mass ratio fitting for V3 vehicle model

    图  4  V10车型轴质量拟合

    Figure  4.  Axle mass fitting for V10 vehicle model

    图  5  V3和V10车型车速拟合曲线

    Figure  5.  Fitting curves of V3 and V10 vehicle speeds

    图  6  车道1、2和9车头时距拟合

    Figure  6.  Headway fitting curves of Lane 1,2,9

    图  7  随机车流模拟结果

    Figure  7.  Random traffic flow simulation results

    图  8  实测与模拟对比

    Figure  8.  Comparison of measurement and simulation

    表  1  桥梁结构参数

    Table  1.   Bridge structure parameters

    项目 高速公路桥面 高速铁路桥面
    设计速度/( km·h−1) 100 250
    跨径布置/m 84 + 84 + 1092 + 84 + 84 84 + 84 + 1092 + 84 + 84
    车道布置 双向8车道 4线铁路
    结构类型 钢桁架悬索桥 钢桁架悬索桥
    监测系统 WIM和SHM SHM
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    表  2  车型示意图

    Table  2.   Vehicle schematic diagram

    车型 车型示意(和表示单轮和双轮)
    V1
    V2
    V3
    V4
    V5
    V6
    V7
    V8
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    表  3  车型交通量及比例

    Table  3.   Vehicle traffic volume and proportion

    车型 交通量/辆 比例/%
    V1 23 340 18.46
    V2 42 327 33.48
    V3 8 627 6.82
    V4 1 987 1.57
    V5 9 573 7.57
    V6 2 713 2.15
    V7 5 702 4.51
    V8 31 214 24.69
    V9 250 0.20
    V10 708 0.55
    合计 126 441 100.00
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    表  4  车型分布及占比

    Table  4.   Vehicle type distribution and proportion

    车道交通量/辆比例/%
    134 90627.61
    223 27918.41
    31 8941.50
    43370.27
    535 63628.18
    626 76121.16
    72 2311.76
    84390.35
    91740.14
    107840.62
    合计126 441100.00
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    表  5  车道及车型随机车流模拟结果

    Table  5.   Lane and vehicle random traffic flow simulation results 单位:辆

    车型 车道1 车道2 车道3 车道4 车道5 车道6 车道7 车道8 车道9 车道10
    V1 3891 6878 375 16 3891 6878 375 16 — —
    V2 10907 8067 1486 238 10907 8067 1486 238 — —
    V3 2535 1529 0 0 2535 1529 0 0 — —
    V4 580 401 0 0 580 401 0 0 — —
    V5 2813 1573 0 0 2813 1573 0 0 — —
    V6 843 343 0 0 843 343 0 0 — —
    V7 1946 693 0 0 1946 693 0 0 — —
    V8 11326 3727 0 0 11326 3727 0 0 — —
    V9 — — — — — — — — 244 6
    V10 — — — — — — — — 540 168
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-15
  • 网络出版日期:  2026-05-27
  • 刊出日期:  2026-03-01

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