混凝土拱桥在新旧公路桥涵规范下荷载效应差异的探讨

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1、混凝土拱桥在新旧公路桥涵规范下荷载效应差异的探讨第一章绪论1.1问题提出改革开放以来，国民经济取得飞速发展，伴随着经济的发展，道路上行驶的车辆不论从流量、还是重量都不断增加，公路桥梁承担的运输任务日益繁重。同时，大流量和超重车的存在也给公路桥梁的正常使用造成了巨大的安全隐患。近几年，全国各地不断有因为超载而发生的桥梁事故，给人民生命财产造成了很大的损失。据有关媒体报道，中国近5年来共垮塌桥梁37座，平均不到2月发生一次事故。造成这些事故的原因固然有很多，但是也反映出原有旧规范也存在着很多不足，比如荷载等级是否还满足现在车辆的

2、要求，加载模式是否合理等问题。同时，随着桥梁设计理论和计算机技术的发展，使得我们对桥梁设计中的很多问题有了进一步的认识，比如温度梯度效应、混凝土收缩徐变效应等。从20世纪60年代以来，国内外都发现由于温度应力而导致混凝土桥梁严重开裂的事故。如FritzLeonhardt曾指出在箱型桥梁的顶面和下缘之间可产生27?33°C的温差我国的公路桥梁规范《公路桥涵设计通用规范JTJ021-89》（以下简称89通规）也规定了温差效应的计算，但是文献却指出我国《89通规》规定的温度梯度曲线与实际不符。由于现代交通日益繁重和人们对桥

3、梁工程认识的不断深入，故原有的桥梁设计规范如《89通规》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023-85》(以下简称85混桥规）和《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85)已不能满足日益增长的交通需求状况。因而我们国家于2004年颁布实施了新的《公路桥涵设计通用规范JTGD60-2004》（以下简称04通规)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2004》（以下简称04混桥规），于2005年颁布实施《公路污工桥涵设计规范JTGD61-2005》（以下简称05污工桥规）同时规定原有

4、《89通规》、《85混桥规》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85)作废。1.2国内外研究状况1.2.1国外桥梁设计的汽车荷载状况汽车荷载根据不同的加载方式分为车辆荷载和车道荷载。车辆荷载就是指汽车在桥梁上的重力荷载；车道荷载指不考虑车的尺寸及车的排列方式，将车辆荷载等效为均布荷载和一个可以作用在任何位置的集中荷载形式。公路桥梁最早使用的计算荷载的模式为车辆荷载即由数量不限且按一定距离排列的一列车队与一辆重车组成。根据荷载等级的不同，重车和标准车的轴重也不同。这种加载模式的好处是直观、易于理解，但是这种加载模

5、式对人工和计算机计算都很不方便，特别对于大跨度的桥梁来讲，加载计算十分繁琐。车道荷载模式的好处是计算方便，便于人工和计算机计算，一旦影响线的面积及最大坐标确定，计算起来很方便且计算量小故现在世界上多数发达国家的公路汽车加载模式都采用双轨制，即标准车辆荷载与车道荷载。美国是世界上最早采用双轨制加载模式的国家。随后英、日、德、加拿大等国也相继采用。第二章我国汽车标准荷载模式2.1我国公路桥梁汽车标准荷载模式国内对温度效应问题的研究是50年代末，由铁四院和铁道科研院通过对薄壁空心缴和拼装式箱形桥墩进行了温度场现场观测，证实空心桥墩

6、中存在较大的非线性温差。60年代，铁道部科研院西南研究所通过对拼装式箱型桥墩进行了观测和实验，验证了空心桥壊存在高达15°C以上的温差，并测得了相应的温度分布。1978年起，铁道部科学研究院西南研究所分别对广西红水河铁路斜拉桥和九江大桥铁路桥引桥的混凝土箱梁进行了长达5年的温度分布现场测试和分析，不仅取得了大量的实测资料，而且在理论上也有突破，解决了温度荷载与温度应力的计算问题，同时也建立了能为工程应用的实际计算方法。该方法被列入1986年版的《铁路桥涵设计规范》并沿用至今。叶见曙_等人通过对南京二桥北汉主桥连续箱梁

7、桥的温度场观测，得出最大竖向温差为2°C的结论，并指出温度分布可用指数函数表示。邵旭东[2]等人按照世界各国规范的温度荷载模式对混凝土箱形梁的纵、横向温差应力进行了计算和对比分析，指出我国《89通规》规定温度梯度的5°C温差不符合事实，甚至出现了部分部位温度应力符号相反的情况，并得出国内预应力箱梁幵裂的原因是由于横向温度应力过大的结论。文献都得出了类似的结论。我国于2004年颁布了新的公路桥涵设计规范《04通规》L⑼给出新的温度梯度的计算模式。新规范给出的温度荷载模式主要借鉴美国AASHTO?规范。MSHTO

8、规范讲全美划分为四个区，每个区域都对应给出一个温和梯度的函数，我们国家的新规范主要是借鉴了MSHTO规范里的第二区。2.2我国新旧公路桥梁设计规范关于汽车冲击系数的取值本章主要介绍了我国《89通规》以及《04通规》中关于车辆荷载的模式以及取值、冲击系数计算方法、纵横向折减系数的差别，使读者