车辆荷载是桥梁结构的主要可变荷载,其高度的时间变异性和空间随机性,对桥梁结构安全与使用寿命是非常重要的风险源。近三十年,我国交通运输产业呈现爆发式增长,规范体系的荷载模型通常应用到特定地点的桥梁结构性能评估,往往呈现较大的估计偏差,需要从实际车流荷载特性出发建立精细化的评估及设计用汽车荷载模型。多车道道路车辆运行的重要特性是按车型分车道行驶,这使得车道荷载会存在显著差异性,而这一特性未在现有规范体系中体现,可能引起桥梁车辆荷载效应分析的偏差。本文从公路桥梁多车道荷载特性、多梁结构在多车道荷载下的性能及整体式箱梁结构在多车道荷载下的性能等方面进行了研究。主要研究内容及成果包括:(1)以我国单向两车道,三车道和四车道高速公路的动态称重数据为基础,从车道选择行为,车流量、荷载和车重相关性的角度详细介绍了多车道货车的特性。研究结果表明,对于所研究的多车道动态称重(Weigh-in-motion,WIM)数据,货车流量和货车重量的车道差异性很大,特别当行车道数量较大时,该差异十分显著。重型货车基本上在高速公路的外侧两个行车道中行驶,造成内外车道荷载不一致。在5s的累积时间间隔内,连续货车的重量自相关系数超过9%,表明货车倾向于以较小但不可忽视的概率成排行驶。(2)基于多车道荷载特性,采用不同跨径的两车道、三车道及四车道的板梁、T形梁和箱梁等典型多梁混凝土桥梁进行分析,计算多车道货车载荷下的极限载荷和等效载荷效应,以评估多梁桥的承载力和疲劳性能。研究结果表明,同一座桥中每个主梁的交通荷载效应和可靠性指标存在很大差异,并且当行车道数量增加,跨径减小或横向联系较弱时,差异更为显著。这种差异里面,通常慢车道上的桥梁构件其荷载响应相对快车道上的构件更大,且安全与疲劳可靠度水平更低。需要强调的是,在多梁桥的设计或评估中应考虑各个梁的性能差异,以使每个主梁构件在实际的多车道货车荷载下都能达到所需的统一目标可靠性。(3)以整体式箱梁桥为例,建立同时考虑多车道交通荷载增长和结构抗力退化的概率可靠度评估框架。该框架的核心是依据桥梁检测数据更新有限元模型,建立交通量增长模型和抗力退化时变模型。通过某一工程案例,详细说明了该评估框架的实施过程与效果。研究结果表明,根据现有掌握的桥梁运营荷载信息及结构性能退化情况,在基准期内,桥梁跨中截面和支座处截面可靠度指标随着服役年限增加而逐年降低,但仍具有足够的安全储备,不需要对其进行加固等措施。