基于不同规范的中小跨径梁桥汽车荷载效应分析

采用midas Civil建立不同跨径空心板梁桥与T梁桥的空间梁格有限元模型,对比分析不同版本桥梁设计规范中定义的汽车荷载对桥梁内力与挠度的影响。分析表明:对于10~50m跨径的简支梁桥,《15规范》相比《04规范》和《89规范》,在汽车荷载作用下的弯矩、剪力、挠度效应分别提高了1.00~1.31倍、1.00~1.32倍、1.00~1.29倍和1.15~1.40倍、1.17~1.57倍、1.05~1.33倍。对不同跨径简支梁桥,跨径越小,荷载效应提升越明显。对同等跨径简支梁桥,荷载效应提高系数变化规律为:剪力提高系数弯矩提高系数挠度提高系数。     

公路桥梁活载模式研究

对现行中国、美国、英国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中的汽车荷载标准进行分析研究。结合不同跨径的连续梁,通过建立有限元模型,对各规范汽车荷载产生的内力响应进行计算分析,并将汽车荷载效应与恒载效应进行组合,得出各种荷载效应的比例系数。计算结果显示:各公路桥梁规范的汽车荷载在取值、布置形式以及计算系数等方面均存在较大的差异,在所研究的连续梁跨度范围内,英国BS 5400规范的活载效应值最大,但是组合后的总效应各规范基本处于同一水平。     

新老规范设计汽车荷载效应对比

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-15级、汽车-20级、汽车-超20级以及公路-I级和公路-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。     

常规跨径钢板组合梁桥中欧规范汽车荷载效应对比研究

钢板组合梁可充分发挥钢材和混凝土的材料优势,为给我国桥梁设计人员设计海外钢板组合梁桥提供建议,对《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)及欧洲桥规(Eurocode—Basic of Structural Design、Eurocode 1:Actions on Structures—Part 2:Traffic Loads on Bridges)中常规跨径钢板组合梁汽车荷载效应进行对比。分析了中欧桥梁设计规范中汽车荷载模式、横向多车道折减效应、冲击系数、荷载组合等规定的异同,采用2种规范计算常规跨径钢板组合梁在汽车荷载及基本组合、频遇组合作用下的主梁弯矩。结果表明：欧洲桥规规定4种汽车荷载模式,已考虑冲击系数和横向车道折减,中国桥规规定了车道荷载和车辆荷载2种汽车荷载,计算汽车荷载效应后期需考虑冲击系数和横向车道折减;2种规范极限状态和设计状况规定一致,区别在于作用分项系数和可变作用组合系数取值;多片主梁钢板组合梁的边梁弯矩最大,单独考虑汽车荷载时,欧洲桥规计算的主梁最大弯矩比中国桥规大35%～36%;在考虑荷载组合时,欧洲桥规主梁最大弯矩计算结果在基本组合作用下比中国桥...     

中美欧公路桥梁设计规范汽车荷载及作用效应对比研究

为响应我国一带一路倡议,拓展海外桥梁市场,为我国设计人员提供海外桥梁设计建议,对中美欧公路桥梁设计规范中所规定的极限状态、设计状况、汽车荷载模型、冲击系数及荷载横向分布系数计算方法进行了对比分析,并主要对汽车荷载效应及作用效应组合进行了分析计算。结果表明:对于极限状态与设计状况的分类,现行中国桥规与欧洲桥规较为类似,美国桥规对极限状态的划分与中欧桥规差异较大,且并未对设计状况进行分类;汽车荷载模式方面,中美欧公路桥梁规范的相关规定均有所差异,但都以"均布荷载+集中荷载"的模式为基础,欧洲桥规所规定的汽车荷载模型中的均布荷载集度较中国桥规与美国桥规偏大;荷载横向分布系数方面,中国桥规与欧洲桥规并未明确给出其计算方法,美国桥规则针对不同截面类型给出了相应的荷载横向分布系数计算公式。最后计算了主梁在恒载及汽车荷载下的作用效应。对于中小跨径桥梁,就汽车荷载效应及其承载能力极限状态下的效应组合而言,在多数情况下根据欧洲公路桥梁规范计算所得的作用效应较大,根据美国桥规与现行中国桥规计算所得的结果居中,根据旧版中国桥规计算所得的作用效应最小。     

城市桥梁与公路桥梁汽车荷载的比较和分析

该文通过对多种跨径的单跨简支箱梁的计算,比较了新、旧公路桥规与城市桥梁荷载作用下的内力,分析出以上三种规范或标准相应等级的汽车荷载基本上是同一量级的,但对于箱梁和铰接梁板桥却有较大的差别。这一差别在车辆接近于设计荷载时是不容忽视的。     

南非规范与中国规范中汽车荷载对比研究

为给我国涉外桥梁工程项目设计提供参考,对我国与南非桥梁设计规范中汽车荷载效应进行对比研究。采用铰接板梁法和刚接梁法,计算常用跨径的单片简支梁在南非与中国规范汽车活载作用下的横向分布系数。在此基础上,通过对简支梁及整体式连续梁的纵向影响线加载,分析2种规范中考虑汽车活载纵、横向分布后的差异。对比发现,对于常用中小跨径的简支、连续梁,南非规范汽车活载效应均高出中国规范30%以上;对于简支T梁跨中截面及连续梁支点截面,南非规范汽车活载效应高出中国规范35%~80%。即便考虑到两国规范中汽车冲击效应计入方式的不同,南非规范汽车活载也大于中国规范规定值。     

中英规范汽车荷载效应与桥梁跨径的比较分析

以非洲加纳共和国索芙兰立交枢纽工程为计算实例,对比分析了中国桥梁规范和英国桥梁规范中汽车荷载标准值效应与跨径的关系。研究发现,中英汽车荷载效应不同跨径对应的差别变化较大;英国规范HB荷载比我国车辆荷载取值灵活且大于我国车辆荷载;英国规范中当HA荷载与HB荷载进行组合加载时,总的荷载效应远大于我国车道荷载效应。     

药湖特大桥改扩建设计新建桥梁汽车荷载研究

由于交通量构成及车型比例的不同,桥梁两侧扩建后,汽车荷载在新老桥的分配也不尽相同。该文通过昌樟高速公路改扩建工程药湖特大桥交通量及车型分析,确定新老桥车型与车道划分,并以新建桥20m跨径简支梁为例,考虑不同汽车加载模式,根据其引起的桥梁效应进行计算,并将其与中国已有汽车荷载研究分析成果进行对比分析。结果表明:由于改扩建的特殊性,新老桥承担的车辆荷载及车型不尽相同,实际荷载效应均不同程度地大于当前公路-Ⅰ级的效应值,所以桥梁扩建外侧新建桥梁设计时,应结合交通量及车型比例适当提高汽车荷载的分项系数,保证桥梁结构安全。     

重载交通路段桥梁荷载效应的分析与研究

利用山西省多条重载交通道路实际交通状况现场调查结果,分析确定其车辆荷载分布的类型和统计参数。并以此为依据,采用蒙特卡洛方法模拟实际车辆荷载流,对不同跨径、不同结构形式的桥梁计算其荷载效应,确定出任意时点的荷载效应分布函数。从而得出设计基准期内车辆荷载效应的分布类型及统计参数,并与现行规范进行对比分析,总结出重载交通条件下车辆荷载标准。     

公路桥梁设计荷载基本组合的分项系数值及其效应对比

为了对我国现行公路桥梁荷载基本组合分项系数取值进行研究,在分析英国、美国、加拿大、欧洲公路桥梁规范中有关荷载基本组合分项系数规定的基础上,选取我国公路常用的标准跨径板梁、T梁、组合箱梁、整体式箱梁为样本,在各国规范规定下,计算得到了恒载和汽车荷载作用下的简支梁跨中弯矩、支点剪力值效应,按各国的规范进行基本组合,并同中国规范作以对比,从而对我国公路桥梁的荷载基本组合分项系数在世界上所处的位置进行客观地评价.研究结果表明,我国在恒载分项系数的取值上处于中等水平,在汽车荷载分项系数的取值上处于较低的水平,现行规范的公路桥梁荷载基本组合的效应值处于中等水平,其方法及结论可供新规范修订时参考.     

高速公路中小跨径桥梁汽车荷载适应性研究

基于某高速公路收费站汽车荷载数据,采用概率统计方法建立汽车总重概率模型,进而计算中小跨径桥梁汽车荷载效应,并与现行公路—Ⅰ级车道荷载效应对比,分析了公路—Ⅰ级车道荷载与实际高速公路汽车荷载的适应性。分析表明,高速公路实际通行汽车荷载与现行规范规定的公路-I级车道荷载适应性较好,可采用公路-Ⅰ级车道荷载对所研究高速公路中小跨径桥梁进行改扩建设计。     

中外桥梁设计规范汽车荷载比较

桥梁结构在其寿命周期内所经历的最主要的活载是汽车荷载。近几十年经济的快速增长,使得交通状况发生了显著的变化,交通量、车辆载重量等均有显著的提高;国内外经济交流的愈趋频繁,对于桥梁设计者而言,有必要了解各国的规范。为此针对D60、BS5400、AASHTO、Eurocode等规范,通过车道划分、荷载标准值、折减系数、冲击系数、布载方式等方面对汽车荷载进行了分析比较。发现在跨径小于200m时,BS5400规范的荷载值最高;在80m跨径以下D60规范的荷载值最低,Eurocode在80m到200m跨径最小;当将荷载标准值外推至200m跨径以上时,D60最高,Eurocode最低。     

2300m级超大跨钢箱梁悬索桥车辆荷载效应分析

汽车荷载是超大跨径桥梁的重要活载之一，直接影响桥梁构件的承载性能和长期服役性能。现行规范中，汽车荷载主要适用于量大面广的中小跨径桥梁，对于大跨径桥梁，特别是跨径超2 000 m的桥梁，其适用性有待评估。文章以主跨2 300 m的张靖皋长江大桥为背景，研究了超大跨径桥梁结构性能以及汽车荷载效应相关问题。研究结论可为超大跨径桥梁设计荷载取值提供参考，对完善发展车辆荷载标准、提升桥梁建设效益具有重大意义。     

印度尼西亚标准跨径桥梁设计规范与结构形式浅析

将印度尼西亚针对中小跨径桥梁设计的荷载规范与中国规范进行了对比,并结合实际项目对该国标准跨径桥梁上部结构采用的I形梁结构形式,在标准化构造特点、施工方法、受力分析以及在直曲线桥梁上的应用等方面,进行了简要分析并概述了其优缺点,同时提出了结构形式的优化建议。     

大跨径悬索桥主缆安全系数的研究

为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题,建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型,分别按照各国的荷载标准对模型进行加载,计算结构在荷载作用下的内力及位移,并根据相应的规范进行荷载组合,计算出主缆相应的安全度,采用Wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明,大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。     

中小跨径公路混凝土简支梁桥冲击系数研究及建议取值

为弥补中国现行桥梁规范中计算动力冲击系数时考虑因素单一的不足,对冲击系数的影响因素进行研究,并提出更合理的冲击系数建议值。首先,根据中国桥梁通用图集建立13座不同截面形式和不同跨径的常见中小跨径公路混凝土简支梁桥的有限元模型,结合能表征中国设计车辆荷载动力特性的三维车辆数值模型,建立车桥耦合振动分析系统。然后,基于车桥耦合振动分析系统,研究桥梁基频、桥面不平整度、车速和车质量等因素对动力冲击系数的影响,并与中国现行桥梁设计规范中的动力冲击系数取值进行对比分析。最后,提出冲击系数的建议值,并与世界各国桥梁规范中的冲击系数取值进行对比,讨论建议值的合理性。结果表明:桥面不平整度是影响冲击系数的重要因素,在桥面好的情况下,冲击系数均在0.1以下,低于规范中规定的冲击系数,而桥面很差时,冲击系数可达0.5,远大于中国现行规范中的冲击系数设计值,因此,定期对桥面进行维护能有效减小车辆对桥梁的冲击效应;质量轻的车辆引起更大的冲击系数,但由于车辆总质量轻,其导致的总荷载效应仍然较小,而重车虽然引起的冲击系数较小,但由于其导致的总荷载效应较大,更易对桥面造成损伤,因此,限制超载尤为重要。     

BS5400公路桥梁汽车荷载研究

从荷载模式、加载模式等角度介绍了BS 5400:2-2006规定的公路汽车荷载与中国规范的公路-Ⅰ级荷载进行了荷载效应标准值的比较,并应用于乌干达KE高速公路项目2×35m跨径装配式预应力混凝土箱形连续梁桥,对比研究汽车荷载对桥梁极限承载能力设计值的影响,发现BS 5400的汽车荷载标准值远大于公路-Ⅰ级荷载,应用该荷载设计的桥梁极限承载能力大于应用公路-Ⅰ级设计的桥梁,约大25%~40%。该文研究成果可为采用英国规范设计的公路桥梁提供参考。     

公路桥梁标准疲劳车辆荷载研究

为推导我国公路桥梁疲劳设计荷载标准,根据我国现有高速公路交通车辆荷载的调研数据,以等损伤度为理论基准,得出适用于不同地区的公路疲劳车辆荷载典型车式样,以上述疲劳典型车辆为蓝本,建立典型跨径的公路桥梁疲劳验算模型,进行构件疲劳损伤度计算,确定相应的公路桥梁疲劳车辆荷载标准车式样及对应跨径(或影响线长度)的纵向修正系数,由此构成完整的公路桥梁标准疲劳车辆荷载谱.这一结论为疲劳设计提供了标准车辆荷载谱,填补我国公路桥梁疲劳设计的空白.     

非对称刚构-连续组合体系梁桥受力特性研究

为给非对称刚构-连续组合体系梁桥的设计与应用提供理论基础,以渝湘复线高速长头河特大桥主桥为背景,引入非对称比例系数研究不对称程度对非对称刚构-连续组合梁桥力学特性的影响,提出采用在连续墩处设置组合阻尼支承体系改善该体系梁桥连续墩处主梁在横向风荷载作用下受力不利的问题。保持该桥主跨跨径180 m不变,调整刚构侧和连续侧单侧主梁长度在主跨范围内的占比,采用MIDAS Civil软件建立10个不同非对称比例系数的刚构-连续组合体系梁桥有限元模型,分析不同模型在恒载、汽车荷载、温度荷载、收缩徐变等作用下的主梁内力和支座反力,以及组合阻尼支座不同水平等效刚度对主梁受力的影响。结果表明：非对称刚构-连续组合体系梁桥不对称程度对结构内力影响最大的荷载为收缩徐变;非对称比例系数m>0.2时需适当加大连续墩处主梁梁高、延长小边跨长度以减小非对称性的不利影响,m最大限值建议采用0.3;在连续墩处设置组合阻尼支承体系,利用阻尼位移使主梁协调变形,能有效降低横向风荷载引起的主梁弯矩和应力幅。