新老规范设计汽车荷载效应对比

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1、◎新老规范设计汽车荷载效应对比王彦伟，鲁亚斌，潘腾飞，李松辉，闫保民(山东科技大学，山东青岛266590)摘要：鉴于新老桥梁设计汽车荷载模型的不同和对桥梁限载取值的研究，系统对比了不同时期、不同荷载等级桥梁设计汽车荷载效应的差异程度。根据不同的设计汽车荷载模型，以跨径为6～30m的简支梁桥为计算对象，分别计算汽车-10级、汽车一15级、汽车-20级、汽车一超2O级以及公路一I级和公路一Ⅱ级汽车荷载作用下的跨中弯矩和支点剪力。研究结果表明：对于跨径L在6～30m内的简支梁桥，新老规范设计汽车荷载作用下的跨中弯矩随跨径的变化趋势是相同的，然而两者

2、支点剪力的变化趋势差异很大。计算跨径越小，新老规范设计汽车荷载作用下的内力效应差值越小，利用新规范对老规范设计的桥梁进行升级加固越有利。关键词：桥梁设计规范；汽车荷载；荷载效应；限载研究0引言随着我国道路交通量的增长，不同时期设计的桥1新老规范设计汽车荷载的对比梁，承载潜力大小不同。新老规范对设计汽车荷载标1．1JTJ021m1985(公路桥涵设计通用规范》准的不同必然使我们对原有桥梁产生很大担忧。所老规范中的设计汽车荷载以汽车车队表示，由汽以，对比新老规范在不同跨径桥梁下设计汽车荷载效车一1O级、汽车一15级、汽车一20级和汽车一超20应的

3、差异，不但有利于进行桥梁限载取值研究，而且对级组成。车队的纵向排列和横向布置应符合图1和图延长桥梁的使用寿命有很大的帮助，同时也是保障公2的规定。同时将履带车、平板挂车作为验算荷载，其路可持续发展的必然要求。荷载等级由履带车一5O级、平板挂车一80级、平板挂2O世纪前期，我国由于科技水平不够发达、缺乏车一1O0级和平板挂车一120级组成。一些相关研究和基础数据，一直没有符合本国国情1．2JTGD60m2004((公路桥涵设计通用规范》的公路桥梁荷载标准。我国公路桥梁设计通用规范新规范中的设计汽车荷载以车道形式表示，分历经套用美国标准，参照苏联

4、标准，最后拟定出符合为公路一I级和公路一Ⅱ级。计算荷载中的车道荷我国实际情况的车辆荷载标准的历程J。至今，我载由一列均布荷载和一个集中力组成；桥梁结构的国颁布了三本公路桥梁设计通用规范，它们分别是：整体计算使用车道荷载；车辆荷载主要用于桥梁结1975年试行的试用一75《公路桥涵设计规范》、1985构的局部加载，涵洞、桥台和挡土墙土压力等计算；年执行的JTJO21—1985《公路桥涵设计通用规车辆荷载和车道荷载是相互独立的，两者的作用不范》_2_、2004年实施的JTGD60-2004(公路桥涵设能进行叠加。计通用规范》_3]。公路一I级车道荷

5、载的均布荷载标准值为q一其中，85规范(以下简称老规范)是以半经验、半1O．5kN／m；集中荷载标准值与桥梁计算跨径L有关；概率的极限状态设计方法为基础，其设计汽车荷载标当计算跨径L≤5m时，Pk一180kN，L≥50rn时，Pk准采用的是计算荷载和验算荷载相结合的形式。而一360kN，L一5～50rn时，P值采用直线内插法求O4规范(以下简称新规范)是以概率理论为基础，其设得；上述集中荷载标准值P计算剪力效应时应乘以计汽车荷载标准是将设计汽车荷载的车队形式改为车1．2的系数；公路一Ⅱ级车道荷载的标准值是公路一工道形式，这种形式也体现出了与国

6、际标准的接轨。级车道荷载标准值的0．75倍；车道荷载的均布荷载标准值满布在使结构产生最不利效应的同号影响线上；收稿日期：2015-09—28基金项目：山东省交通科技创新计划项目(201OYOl一2)、旧桥检集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响测与加固技术交通行业重点实验室(北京)开放课题线峰值处。如图3所示。(Jqkf2011-14)No．42015上冯么咯53◎0；当L。在5m和45m之间时按直线内插法求得。新规范中的冲击系数与结构基频有关。而结构基汽车一lO级0t30501fg频与结构质量、跨径、刚度等都有关系。当结构基频，<1

7、．5Hz时，一0．05；当1．5≤厂≤14时，“一0．1767厂一0．157；当厂>14时，一0．45。计算新规范设计．汽车荷载效应值时，冲击系数是引用张喜刚l]编著的《公路桥梁汽车荷载标准研究》。具体数值见表1。瞧主==壑20级耋表1我国“O4规范”的冲击系数I跨径／m681Ol3162030图1各级汽车车队的纵向排列f重■单位：kN．尺寸单位：m)冲击系数O．450．42O．360．330．280．240．22lO￡、15t、2Ot汽车平面尺寸30t汽车平面尺寸4新老规范设计汽车荷载效应的对比分析工工上4．1设计汽车荷载作用下的内力效应整

8、体对比分析l8Il设计汽车荷载效应值的比较结果见表2、表3、图4和图5。表2跨中弯矩效应对比kN．m443322跨径汽一10级汽一15级汽一2O级汽一超20级公路一