公路橋梁荷載基本組合項(xiàng)系數(shù)取值研究

公路橋梁荷載基本組合項(xiàng)系數(shù)取值研究

負(fù)荷的基本組合是固定載（主要是結(jié)構(gòu)重量）+活動(dòng)載（主要是汽車(chē)負(fù)荷）。從考慮分項(xiàng)系數(shù)組合值的大小可以看出各國(guó)規(guī)范所取的橋梁荷載效應(yīng)的高低,作為基本組合的恒載和活載的分項(xiàng)系數(shù)與恒載或活載在總荷載效應(yīng)中占的比例有關(guān),現(xiàn)行《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60-2004)維持了85規(guī)范中的汽車(chē)荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4,即對(duì)85規(guī)范進(jìn)行“校準(zhǔn)”,符合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況,但自1988年開(kāi)始進(jìn)行公路工程可靠度研究起,經(jīng)歷了20年的發(fā)展后,車(chē)輛和交通量的情況已經(jīng)有了很大的變化,車(chē)輛的載重能力、車(chē)型比例、交通流特性等這些對(duì)汽車(chē)荷載模式有重要影響的特性也有了顯著變化。為使我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)更能適應(yīng)目前交通形勢(shì)發(fā)展,正確評(píng)價(jià)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范荷載分項(xiàng)系數(shù)在世界上所處的位置,有必要對(duì)英、美等發(fā)達(dá)國(guó)家的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行分析和研究。本次研究選取國(guó)內(nèi)常用橋梁結(jié)構(gòu)形式的幾種標(biāo)準(zhǔn)跨徑進(jìn)行分析,探求不同國(guó)家橋梁規(guī)范的基本組合差異,從而對(duì)新一輪規(guī)范汽車(chē)荷載分項(xiàng)系數(shù)的研究工作提供參考和借鑒。1基本組合效應(yīng)通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn),各國(guó)荷載關(guān)于組合模式大致相同,其基本組合效應(yīng)主要是由恒載和汽車(chē)荷載組成,在此僅對(duì)比恒載和汽車(chē)荷載的分項(xiàng)系數(shù)及這兩者組合后的效應(yīng)值。1.1限狀態(tài)設(shè)計(jì)中各基本組合恒載中國(guó)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中的基本組合恒載(主要指結(jié)構(gòu)自重)分項(xiàng)系數(shù)rG1與汽車(chē)荷載的分項(xiàng)系數(shù)rQ1的取值見(jiàn)表1。1.2英國(guó)bs5400規(guī)范中的荷載組合BS5400規(guī)范包含10個(gè)部分,其中第二部分是關(guān)于荷載的規(guī)定。該規(guī)范將荷載組合分為承載力極限狀態(tài)(UltimateLimitstate,簡(jiǎn)稱(chēng)為ULS)和正常使用極限狀態(tài)(ServiceabilityLimitState,簡(jiǎn)稱(chēng)為SLS)組合,英國(guó)BS5400規(guī)范中的荷載組合見(jiàn)表2。1.3加拿大的標(biāo)準(zhǔn)加拿大規(guī)范中的荷載組合見(jiàn)表3。1.4美國(guó)的asset標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)AASHTO規(guī)范中的荷載分項(xiàng)系數(shù)見(jiàn)表5、表6。1.5歐洲的道路和橋梁標(biāo)準(zhǔn)歐洲規(guī)范中的荷載組合見(jiàn)表7。2標(biāo)準(zhǔn)跨徑形式本次研究以國(guó)內(nèi)最常用的T梁、板梁、組合箱梁及整體式箱梁截面作為樣本橋梁的截面形式,橋梁縱向標(biāo)準(zhǔn)跨徑分別為:6m、8m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m及50m,橫向選取26m標(biāo)準(zhǔn)路基寬度,其半幅橋梁寬12.75m。3承載能力極限狀態(tài)下汽特性分析基于以上對(duì)于各國(guó)規(guī)范的分析和研究,對(duì)樣本橋梁的恒載和汽車(chē)荷載加以綜合,得到了承載能力極限狀態(tài)下的最簡(jiǎn)單的基本組合———r1恒+r2汽將這些效應(yīng)值進(jìn)行計(jì)算分析。其中恒載自重比重取25kN/m3。汽車(chē)荷載的的標(biāo)準(zhǔn)值取文獻(xiàn)的結(jié)果,該效應(yīng)值中不考慮汽車(chē)沖擊系數(shù)的影響。4不同國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷組合的性能價(jià)值的比較4.1比較曲線(xiàn)組合效應(yīng)的值4.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)置的組合效應(yīng)對(duì)所選樣本的板梁彎矩組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖1所示。從圖1數(shù)據(jù)可以看出,各國(guó)橋梁恒載與汽車(chē)荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢(shì)較相同。英國(guó)和歐洲規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最大。我國(guó)規(guī)范在各板梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上板梁樣本來(lái)說(shuō),英國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大15%~20%,且隨著跨徑的增大,英國(guó)和我國(guó)規(guī)范的差值亦在增大。同歐洲規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)小20%左右,且歐洲規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值在減小。4.1.2英國(guó)和加拿大之間的組合效應(yīng)對(duì)所選樣本的T梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖2所示。從圖2數(shù)據(jù)可以看出,各國(guó)橋梁汽車(chē)荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢(shì)較相同。英國(guó)和加拿大產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最大。我國(guó)規(guī)范在各T梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上T梁樣本來(lái)說(shuō),英國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大20%~30%,且隨著跨徑的增大,英國(guó)規(guī)范和我國(guó)規(guī)范的差值較穩(wěn)定。同加拿大規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)小25%~30%,且加拿大規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值在減小。4.1.3結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)對(duì)所選樣本的組合箱梁的組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖3所示。從圖3數(shù)據(jù)可以看出,各國(guó)橋梁恒載和汽車(chē)荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢(shì)相同。加拿大和歐洲規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最大。我國(guó)規(guī)范在各組合箱梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上組合箱梁樣本來(lái)說(shuō),加拿大規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大20%~25%,且隨著跨徑的增大,加拿大和我國(guó)規(guī)范的差值較穩(wěn)定。同歐洲規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)小10%~20%,且歐洲規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值在減小。4.1.4加拿大規(guī)范彎矩組合效應(yīng)對(duì)所選樣本的整體式箱梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖4所示。從圖4數(shù)據(jù)可以看出,各國(guó)橋梁汽車(chē)荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢(shì)較相同。加拿大規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最大。我國(guó)規(guī)范在各整體式箱梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上整體式箱梁樣本來(lái)說(shuō),加拿大規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大25%~30%,且隨著跨徑的增大,加拿大和我國(guó)規(guī)范的差值較穩(wěn)定。英國(guó)規(guī)范、歐洲規(guī)范產(chǎn)生的效應(yīng)值相當(dāng),比我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)大15%~20%,且差值較穩(wěn)定。4.2切割力組合效應(yīng)的比較4.2.1跨徑較分鐘產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)對(duì)所選樣本的板梁剪力組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖5所示。從圖5的數(shù)據(jù)可以看出,歐洲規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最大,美國(guó)和加拿大(跨徑較小時(shí))產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值較小。從數(shù)值上看,就以上板梁樣本來(lái)說(shuō),歐洲規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大15%~30%,且隨著跨徑的增大,歐洲規(guī)范和我國(guó)規(guī)范的差值亦在增大。同英國(guó)規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)小10%左右,且英國(guó)規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值在減小。美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最小,與我國(guó)規(guī)范相比,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值小5%~10%,且隨著跨徑的增大,剪力組合效應(yīng)的差值在增大。4.2.2從剪力組合效應(yīng)值來(lái)看,我國(guó)規(guī)范高對(duì)所選樣本橋梁的T梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖6所示。從圖6的數(shù)據(jù)可以看出,英國(guó)產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最大,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上T梁樣本來(lái)說(shuō),英國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大10%~50%左右,且隨著跨徑的增大,英國(guó)和我國(guó)規(guī)范的差值在減小。同加拿大規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)小10%~20%,且加拿大規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值較穩(wěn)定。與我國(guó)規(guī)范相比,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值小15%左右,且隨著跨徑的增大,剪力組合效應(yīng)的差值在減小。4.2.3剪力組合效應(yīng)對(duì)所選樣本的組合箱梁的組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖7所示。從圖7的數(shù)據(jù)可以看出,英國(guó)和加拿大產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最大,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上組合箱梁樣本來(lái)說(shuō),英國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大5%~40%左右,且隨著跨徑的增大,英國(guó)和我國(guó)規(guī)范的差值在增大。同加拿大規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)小10%~15%,且美國(guó)規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值較穩(wěn)定。與我國(guó)規(guī)范相比,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值小15%左右,且隨著跨徑的增大,剪力組合效應(yīng)的差值較穩(wěn)定。4.2.4箱梁結(jié)構(gòu)內(nèi)剪力組合效應(yīng)對(duì)所選樣本橋梁的整體式箱梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對(duì)比分析,比較結(jié)果如圖8所示。從圖8的數(shù)據(jù)可以看出,加拿大和歐洲規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最大,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最小。從數(shù)值上看,就以上整體式箱梁樣本來(lái)說(shuō),加拿大規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國(guó)規(guī)范大20%~40%左右,且隨著跨徑的增大,英國(guó)和我國(guó)規(guī)范的差值在減小。同歐洲規(guī)范相比,我國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值小15%左右,且歐洲規(guī)范同我國(guó)規(guī)范的差值較穩(wěn)定。與我國(guó)規(guī)范相比,美國(guó)規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值小5%~10%,且隨著跨徑的增大,剪力組合效應(yīng)的差值較穩(wěn)定。5汽車(chē)荷載分值的比較(1)各國(guó)公路橋梁規(guī)范所規(guī)定的恒載和活載的分項(xiàng)系數(shù)取值差異較大,從分項(xiàng)系數(shù)的取值上看,我國(guó)在恒載分項(xiàng)系數(shù)的取值上處在中等水