车辆荷载和车道荷载在桥梁设计中的对比研究

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1、第36卷第9期绍兴文理学院学报Vol.36No.92016年12月JOURNALOFSHAOXINGUNIVERSITYDec.2016doi:10．16169/j．issn．1008－293x．k．2016．09．02车辆荷载和车道荷载在桥梁设计中的对比研究何余良吴旭东周昭欣(绍兴文理学院土木工程学院，浙江绍兴312000)摘要:在公路桥涵设计时，汽车荷载分为车辆荷载和车道荷载两种形式，在《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)中是要求应用车辆荷载对桥涵进行设计，而在《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)中则是要求采用车道荷载对桥涵进行设计．

2、为研究新旧规范中不同的汽车荷载形式对实际桥涵工程设计的影响，文章通过实际算例采用两种不同汽车荷载形式进行验算，发现两种不同荷载形式对实际桥涵的内力计算有一定的影响．同时研究了在不同参数变化下两种汽车荷载形式对实际桥涵的内力计算的影响．计算结果表明，车道荷载在桥梁设计中相比于车辆荷载更偏于安全．关键词:桥梁工程;车辆荷载;车道荷载;横隔梁;主梁中图分类号:U442.5文献标志码:A文章编号:1008－293X(2016)09－0008－050引言［1］自2004年交通部颁布并实施的《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)(以下简称新规范)以［2］来，为了

3、与1989年颁布实施的《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021—89)(以下简称旧规范)进行比较，国［3］内学者做了许多关于新旧规范的不同对桥梁内力计算影响的研究．吴腾通过实际算例比较了新旧规范［4］中汽车荷载引起的简支桥挠度、弯矩、剪力的大小，认为它们会随着跨径的增大而增大．黄进军建立了新旧规范汽车荷载作用在简支梁上的有限元模型，并引入效应比增量概念，分析得出弯矩效应比和剪力效应［5］比是不连续的结果．梁鹏采用动态规划法比较了新旧规范中简支梁的汽车荷载效应，并提供了在26种汽车荷载作用下简支梁汽车效应与公路—Ⅰ级效应相对比值的图形．由于我国公路桥涵设计规范在编写

4、［6］时参考了一些国外标准，因此一些学者也作了国内外相关规范的比较研究．阮怀圣采用美国桥梁结构设计中HL—93设计汽车荷载对实桥进行荷载效应分析，并与我国新规范作对比，得出了影响荷载效应的因［7］素．吴腾比较了我国与欧美等国现行桥梁规范中的汽车荷载，认为我国规范中的汽车荷载引起的桥梁结构效应，在所比较的国家中处于中等水平．目前对新旧规范中关于汽车荷载作用下引起不同跨径的荷载效应比较研究较多，但对于新旧规范中由于主梁跨径和横隔梁数的变化，而引起的在不同汽车荷载作用下简支T梁内力影响的比较研究较少．本［8－9］文结合邵旭东《桥梁工程》两个版本中的主梁和横隔梁内力的典

5、型算例，选取不同参数(跨径、横隔梁数)进行计算，通过比较计算结果得出相应结论，为桥梁设计人员提供参考．1汽车荷载及计算系数1.1汽车荷载形式在汽车荷载形式上，新旧规范有很大的区别．旧规范规定用一列汽车车队表示汽车荷载，分为四个等级:汽车－10级、汽车－15级、汽车－20级和汽车超－20级．对于一级公路，采用汽车－超20级、挂车－120;车队排列，对于二级公路采用汽车－20级、挂车－100车队排列．计算时选用汽车荷载，而挂车荷载用来验算收稿日期:2016－05－27”作者简介:何余良(1977－)，男，江西鄱阳人，高级工程师，博士，研究方向:组合桥梁．ChaoXi

6、ng第9期何余良，等:车辆荷载和车道荷载在桥梁设计中的对比研究9是否符合设计要求．本文选取二级公路作为计算对象，选用汽车－20级为汽车荷载．车队的纵向排列和横向布置如图1和图2所示．新规范规定汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级两个等级，由车道荷载和车辆荷载组成．车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，用于桥梁结构的整体计算;桥梁结构的局部加载采用车辆荷载．公路—Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为10.5kN/m．公路—Ⅰ级的集中荷载标准值Pk按计算跨径选取，计算跨径小于或等于5m时，Pk=180kN;计算跨径大于或等于50m时，Pk=360kN;介于5m和50m之间时Pk

7、值采用直线内插法求得．在计算剪力效应时，Pk应乘以1.2倍的放大系数．公路—Ⅱ级的车道荷载，其均布荷载和集中荷载取公路—Ⅰ级车道荷载的0.75倍．为了和旧规范进行有效地比较，拟用公路—Ⅱ级进行计算．车道荷载的计算图如图3所示．图1汽车－20级纵向排列1.2冲击系数计算汽车以一定的速度通过桥梁结构时，会对桥梁产生冲击作用．旧规范中冲击系数μ仅与桥的跨径L有关，当L5m时，μ=0．03;L45m时，μ=0．新规范中冲击系数μ的计算比较复杂，与桥垮、刚度等因素有关，增加了计算的难度，但是更符合实际情况．新规范中冲击系数按照如下方式取值或计算:当f＜1.5时，μ=0

8、．05;当1.5f1