极限荷载作用下简支梁桥冲击系数研究

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1、极限荷载作用下简支梁桥冲击系数研究袁向荣，吴晶55极限荷载作用下简支梁桥冲击系数研究袁向荣。吴晶(1．广州大学土木工程学院，广东广州510006；2．广州市交正交通建设工程检测有限公司，广东广州510378)摘要：为探索极限荷载作用下，冲击系数计算值与规范规定值的关系，为实际工程中桥梁冲击系数计算提供参考，参照《89桥规》选择车辆，采用二轴、三轴和五轴车辆的半车模型，依据桥梁检测规范中荷载效应的概念，将车辆荷载与规范的极限荷载标准值进行对应，按照车桥耦合振动分析方法进行冲击系数研究。通过计算某30m跨径简支T梁桥在

2、各级汽车荷载作用下的挠度，得到冲击系数，并将结果与《89桥规》、《04桥规》取值进行比较，分析结果表明：当荷载较小时，计算的冲击系数相对于规范值偏大，当荷载效应接近于1时，即车辆荷载在桥梁结构响应的意义上与规范极限荷载接近时，计算所得冲击系数满足《04桥规》中关于冲击系数的规定，说明《04桥规》中关于冲击系数的规定是合理的。关键词：车桥耦合振动；冲击系数；汽车荷载标准值；荷载效应中图分类号：U441．3文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)01—0055—051前言于规范值。施尚伟口1]收集了4O座

3、跨径13～50m《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)简支梁桥和26座跨径14~50m连续梁桥的冲击系(以下简称《04桥规》)规定，汽车荷载的冲击力标准数实测值，简支梁实测值均小于规范值，大于3Om值为汽车荷载标准值乘以冲击系数，按照桥梁的的连续梁实测值接近规范值或稍大。盛国刚n计固有频率，冲击系数的取值范围为0．05～0．45l1]。算了3×401TI连续梁桥的车桥耦合振动，按照其计是重要的设计参数，取值范围较大，因此近年对u算结果判断，冲击系数计算值大于规范值。赵剑_】朝取值的研究比较多。卜建清等[

4、2]采用数值方法分析收集了大量桥梁的冲击系数实测值，并对其进行了了路面不平顺、桥梁损伤、汽车参数和速度对冲击系回归分析，实测值中除个别值大于规范值外，绝大多数的影响。张为民L3“]分别基于试验和计算对冲击数均小于规范值。田玉梅n通过3座桥梁的动载系数进行分析，结果表明大跨径连续粱的实测值大试验，得到的冲击系数均大于规范值。桂水荣口钉对于规范值，大跨径斜拉桥计算值大于规范值。孙伟4×40m先简支后连续梁桥进行了计算和动载试验良L5基于6×20m连续空心板桥试验数据，得到的分析，计算值和试验值吻合较好，得到的最大冲击系

5、最大冲击系数略小于规范值。宋一凡_6通过计算分数值大于规范值。析，得到桥梁自振频率在2～4Hz时，冲击系数最以上对冲击系数的研究，有基于实测值的也有大。漆景星_7采用车桥耦合振动分析方法计算了基于理论计算的，多数研究均出现大于规范取值的30m简支T梁桥的冲击系数，20m／s车速下计算结果，基于此，部分研究者认为规范规定的冲击系数值大于规范值。姜长宇]对30m+45m+3Om连取值偏低。实测冲击系数偏小的情况n¨]，由于缺续梁进行车桥耦合振动计算，得到主、边跨冲击系数少试验设置数据，无法判断偏小的原因。偏大的情略大于

6、规范值，支点截面冲击系数明显大于规范值，况是由于计算和实测大都采用i或2辆车，且车辆若规范值按第2阶或第3阶频率计算，两者差距减重量偏小，可以认为采用的车辆荷载与规范规定的小。袁向荣l9]认为偶、奇数跨连续梁中支点截面应标准值差距较大，车辆荷载小，桥梁静载变形一定分别按第2阶或第3阶频率计算。王海城[1叩通过小，但轻车引起的桥梁振动不一定小，因此可能导致7Om跨径石拱桥动载试验，得到的冲击系数明显大由动静响应比计算所得冲击系数偏大。Kwasniewski收稿日期：2013—07—05基金项目：国家自然科学基金资助项

7、目(51078093，51278137)；广州市科技计划项目(12C42011564)；西南交通大学牵引动力国家重点实验室开放课题(TPLIO01)作者简介：袁向荣(1957一)，男，教授，1989年毕业于西南交通大学一般力学专业，工学硕士，1992年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学博士，1994年于南京航空航天大学机械工程振动与冲击方向博士后流动站出站(E—mail：rongxyuan@163．corn)。56世界桥梁2014，42(1)等对3x21．7rn的公路桥梁进行计算和试验研究l1，单车试验时冲

8、击系数值为0．025～1．640，双车试验时为0．2～0．5，他们认为试验中较大的冲击系数没有意义，因为冲击系数偏大时对应的是轻荷载，而轻荷载作用下的静变形较小，但轻荷载引起的动变形并没有相应减小，这样得到的冲击系数偏大。基于以上文献的分析，按照极限状态的设计理念，应该采用与规范规定的标准值接近的极限车辆荷载对冲击系数进行研究。《04桥规》的车道荷载为均布荷