新舊規(guī)范中的汽車荷載比較

1、WORD格式新舊規(guī)范中的汽車荷載比較前言：我國公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)長期以來采用汽車車隊的形式，計算荷載和驗算荷載相結(jié)合的模式。原規(guī)范將汽車荷載劃分為汽車超 20 級、汽車 20 級、汽車 15 級、汽車 10 級共四個等級，并且每個等級規(guī)定了驗算荷載掛車和履帶車荷載； 而新規(guī)范只將汽車荷載分為公路 I 級和公路 II 級兩個等級，取消了原規(guī)范規(guī)定的汽車 15 級和汽車 10 級汽車荷載，并且不考慮驗算荷載。公路 I 級相當(dāng)于原規(guī)范的汽車超 20，公路 II 級相當(dāng)于原規(guī)范的汽車 20 級。兩者對簡支梁的內(nèi)力有什么區(qū)別，我們接下來就來分析這個問題。正文：新舊規(guī)范汽車荷載對簡支梁產(chǎn)生

2、的內(nèi)力主要體現(xiàn)在兩個方面：1.汽車荷載的計算圖式不同。原規(guī)范汽車荷載的計算圖式是以一輛加重車和具有規(guī)定間距的若干輛標(biāo)準(zhǔn)車組成的車隊表示的。 新規(guī)范采用車道荷載即由均布荷載和集中荷載組成的圖式。2.沖擊系數(shù)不同。舊規(guī)范近似地認(rèn)為沖擊力與計算跨徑成反比，并與橋梁的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。而新規(guī)范采用了結(jié)構(gòu)基頻來計算橋梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)。一跨徑 20 米的簡支梁的內(nèi)力分析。下面以混凝土簡支梁為研究對象，分析新舊規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載效應(yīng)的差別。該橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑 20m，主梁全長 19.96m，計算跨徑 19.50m，橋面凈空為凈 7m+21.75m。主梁結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示。設(shè)計荷載分別采用公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D6

3、0-2004）采用的公路 I 級、公路 II 級與公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTJ 021-85）采用的汽車超 20 級、汽車 20 級進(jìn)行對比分析。（一） .新橋規(guī)計算的荷載效應(yīng)根據(jù)上節(jié)中主梁結(jié)構(gòu)縱、 橫截面的布置， 取用其的一根主梁計算其各控制截面的汽車荷載效應(yīng)。汽車荷載效應(yīng)計算按公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范（ JTG D60-2004）4.3.2 條規(guī)定，簡支梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)由下式計算：介于 1.5HZ 和 14HZ 之間，沖擊系數(shù)按下式計算：汽車荷載效應(yīng)計算結(jié)果見下表：專業(yè)資料整理汽車一級荷載：荷載跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)彎矩剪力彎矩剪力剪力汽車荷載1045.28106.08783.95162.4

4、9218.91汽車二級荷載：荷載跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)彎矩剪力彎矩剪力剪力汽車荷載783.9679.56587.96121.87164.18（二）按照舊橋規(guī)計算的荷載效應(yīng)汽車荷載效應(yīng)計算：在汽車荷載效應(yīng)計算中，直接用規(guī)范中采用的標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載在主梁上加載，從而計算出主梁各控制截面 （支點(diǎn)、四分點(diǎn)和跨中截面）的最大彎矩和剪力效應(yīng)。按公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范 （JTJ 021-85）第 2.3.2 條規(guī)定，簡支梁結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)由下式計算：汽車荷載效應(yīng)計算結(jié)果見下表：汽車 -超 20 級：荷載跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)彎矩剪力彎矩剪力剪力汽車荷載974.34112.44709.84172.24232.04汽車

5、 20 級：荷載跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)彎矩剪力彎矩剪力剪力汽車荷載756.0675.05584.20116.07157.09（三）荷載比較公路 I 級和汽車超20 級比較：荷載及序號跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)彎矩剪力彎矩剪力剪力公路I 級1045.28106.08783.95162.49218.91汽車-超20級974.34112.44709.84172.24232.04不計沖擊公路 I 級836.2984.87627.21130.01175.14不計沖擊超 20 級818.0994.41596.01144.62194.83公路 II 級和汽車 20 級比較：荷載跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)公路II級彎

6、矩剪力彎矩剪力剪力783.9679.56587.96121.87164.18汽車 -20 級756.0675.05584.20116.07157.09不計沖擊 公路 II 級627.2263.65470.4197.50131.35不計沖擊 20 級634.8163.01490.5197.46131.90從上表可看出，公路 I 級荷載所引起的最大彎矩比汽車超 20 級產(chǎn)生的要大，而剪力比汽車超 20 級小。公路 II 級荷載與汽 20 級車輛荷載產(chǎn)生的最大彎矩和最大剪力比汽車 20 級大。由于新規(guī)范的沖擊系數(shù)的計算方式也與舊規(guī)范不同，計入沖擊系數(shù)后，新規(guī)范產(chǎn)生的荷載效應(yīng)提高幅度將比不計沖擊系數(shù)時

7、提高。 同時發(fā)現(xiàn)，若不計沖擊力，通過計算可知，新規(guī)范按公路 II 級計算的效應(yīng)小于舊規(guī)范。二在不同跨度上新舊規(guī)范的差別橋梁的跨度一般來說就是荷載的加載長度， 因此橋梁跨度的變化對汽車荷載效應(yīng)會有非常大的影響，所以很有必要進(jìn)一步分析一下。下面取簡支梁計算跨度由 5m50m，中間步長為 1m，分別用 85 規(guī)范和 04 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中的汽車荷載加載計算其荷載效應(yīng)。（計算數(shù)據(jù)詳見最后）跨中彎矩比較：支點(diǎn)最大剪力比較：（一） .彎矩規(guī)律：公路 I 級產(chǎn)生的彎矩比汽車超 20 級大，差值在跨徑 50m 處最大；在跨徑 5m 處最小。公路 II 級產(chǎn)生的彎矩與汽車 20 級相比有大有小，以跨徑 18m 左右為

8、界，小于 18m 的比汽車 20 級小，最小處在 10m 處左右；在 18m50m 范圍內(nèi)公路 II 級產(chǎn)生的彎矩比汽車 20 級大。(二） .剪力規(guī)律：公路 I 級產(chǎn)生的剪力與汽車超 20 級相比有大有小，在跨徑 50m 處最大。10m30m 范圍內(nèi)，公路 I 級產(chǎn)生的剪力比汽車超 20 級略小，之后公路 I 級產(chǎn)生的剪力將隨跨度的增長大于汽車超20 級。公路 II 級產(chǎn)生的剪力比汽車 20 級有大有小，以跨徑 15m 為界，小于 15m 的比汽車 20 級小，；大于 15m 的比汽車 20 級大，跨徑 50m 時最大。(三） .曲線連續(xù)性規(guī)律：舊規(guī)范得到的曲線顯然不如新規(guī)范的平滑， 可能是由于新規(guī)范是按車道荷載即均布荷載和集中荷載依據(jù)影響線來計算內(nèi)力的， 其計算的內(nèi)力沿跨徑的變化基本是連續(xù)的；而舊規(guī)范采用的汽車車隊荷載直接表現(xiàn)為間斷性的集中荷載， 按汽車荷載的最不利布置情況來計算各截面內(nèi)力， 隨著結(jié)構(gòu)計算跨徑的增加， 結(jié)構(gòu)內(nèi)力的增加會呈現(xiàn)出間斷，造成按舊規(guī)范計算的內(nèi)力沿跨徑是不連續(xù)的。三結(jié)論：通過對不同跨徑的簡支梁汽車超20 級、公路 I 級、汽車 20 級和公路II 級汽車荷載作用下的內(nèi)力計算及結(jié)果分析，得到以下結(jié)論：1.汽車 20 級和汽車超 20 級荷載的計算圖式對加載計算很不方便；公路 I 級和公路 II 級的計算圖式只要知道影響線的面積和最大豎標(biāo)值即可計算出效應(yīng)