公路橋梁荷載基本組合項系數(shù)取值研究

公路橋梁荷載基本組合項系數(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）+活動載（主要是汽車負(fù)荷）。從考慮分項系數(shù)組合值的大小可以看出各國規(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)計通用規(guī)范》(JTGD60-2004)維持了85規(guī)范中的汽車荷載分項系數(shù)1.4,即對85規(guī)范進(jìn)行“校準(zhǔn)”,符合當(dāng)時的實(shí)際情況,但自1988年開始進(jìn)行公路工程可靠度研究起,經(jīng)歷了20年的發(fā)展后,車輛和交通量的情況已經(jīng)有了很大的變化,車輛的載重能力、車型比例、交通流特性等這些對汽車荷載模式有重要影響的特性也有了顯著變化。為使我國公路橋梁設(shè)計更能適應(yīng)目前交通形勢發(fā)展,正確評價我國現(xiàn)行規(guī)范荷載分項系數(shù)在世界上所處的位置,有必要對英、美等發(fā)達(dá)國家的橋梁設(shè)計規(guī)范進(jìn)行分析和研究。本次研究選取國內(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,探求不同國家橋梁規(guī)范的基本組合差異,從而對新一輪規(guī)范汽車荷載分項系數(shù)的研究工作提供參考和借鑒。1基本組合效應(yīng)通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),各國荷載關(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荷載組成,在此僅對比恒載和汽車荷載的分項系數(shù)及這兩者組合后的效應(yīng)值。1.1限狀態(tài)設(shè)計中各基本組合恒載中國公路橋涵設(shè)計規(guī)范關(guān)于承載能力極限狀態(tài)設(shè)計中的基本組合恒載(主要指結(jié)構(gòu)自重)分項系數(shù)rG1與汽車荷載的分項系數(shù)rQ1的取值見表1。1.2英國bs5400規(guī)范中的荷載組合BS5400規(guī)范包含10個部分,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,簡稱為ULS)和正常使用極限狀態(tài)(ServiceabilityLimitState,簡稱為SLS)組合,英國BS5400規(guī)范中的荷載組合見表2。1.3加拿大的標(biāo)準(zhǔn)加拿大規(guī)范中的荷載組合見表3。1.4美國的asset標(biāo)準(zhǔn)美國AASHTO規(guī)范中的荷載分項系數(shù)見表5、表6。1.5歐洲的道路和橋梁標(biāo)準(zhǔn)歐洲規(guī)范中的荷載組合見表7。2標(biāo)準(zhǔn)跨徑形式本次研究以國內(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于各國規(guī)范的分析和研究,對樣本橋梁的恒載和汽車荷載加以綜合,得到了承載能力極限狀態(tài)下的最簡單的基本組合———r1恒+r2汽將這些效應(yīng)值進(jìn)行計算分析。其中恒載自重比重取25kN/m3。汽車荷載的的標(biāo)準(zhǔn)值取文獻(xiàn)的結(jié)果,該效應(yīng)值中不考慮汽車沖擊系數(shù)的影響。4不同國家的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷組合的性能價值的比較4.1比較曲線組合效應(yīng)的值4.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)置的組合效應(yīng)對所選樣本的板梁彎矩組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,比較結(jié)果如圖1所示。從圖1數(shù)據(jù)可以看出,各國橋梁恒載與汽車荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢較相同。英國和歐洲規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最大。我國規(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,就以上板梁樣本來說,英國規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大15%~20%,且隨著跨徑的增大,英國和我國規(guī)范的差值亦在增大。同歐洲規(guī)范相比,我國規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)小20%左右,且歐洲規(guī)范同我國規(guī)范的差值在減小。4.1.2英國和加拿大之間的組合效應(yīng)對所選樣本的T梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,比較結(jié)果如圖2所示。從圖2數(shù)據(jù)可以看出,各國橋梁汽車荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢較相同。英國和加拿大產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值最大。我國規(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梁樣本來說,英國規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大20%~30%,且隨著跨徑的增大,英國規(guī)范和我國規(guī)范的差值較穩(wěn)定。同加拿大規(guī)范相比,我國規(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)對所選樣本的組合箱梁的組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,比較結(jié)果如圖3所示。從圖3數(shù)據(jù)可以看出,各國橋梁恒載和汽車荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢相同。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說,加拿大規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大20%~25%,且隨著跨徑的增大,加拿大和我國規(guī)范的差值較穩(wěn)定。同歐洲規(guī)范相比,我國規(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)對所選樣本的整體式箱梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,比較結(jié)果如圖4所示。從圖4數(shù)據(jù)可以看出,各國橋梁汽車荷載在同座橋梁結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的組合效應(yīng)值趨勢較相同。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說,加拿大規(guī)范產(chǎn)生的彎矩組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大25%~30%,且隨著跨徑的增大,加拿大和我國規(guī)范的差值較穩(wěn)定。英國規(guī)范、歐洲規(guī)范產(chǎn)生的效應(yīng)值相當(dāng),比我國規(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)對所選樣本的板梁剪力組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,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,美國和加拿大(跨徑較小時)產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值較小。從數(shù)值上看,就以上板梁樣本來說,歐洲規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大15%~30%,且隨著跨徑的增大,歐洲規(guī)范和我國規(guī)范的差值亦在增大。同英國規(guī)范相比,我國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)小10%左右,且英國規(guī)范同我國規(guī)范的差值在減小。美國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最小,與我國規(guī)范相比,美國規(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)值來看,我國規(guī)范高對所選樣本橋梁的T梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,比較結(jié)果如圖6所示。從圖6的數(shù)據(jù)可以看出,英國產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最大,美國規(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梁樣本來說,英國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大10%~50%左右,且隨著跨徑的增大,英國和我國規(guī)范的差值在減小。同加拿大規(guī)范相比,我國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)小10%~20%,且加拿大規(guī)范同我國規(guī)范的差值較穩(wěn)定。與我國規(guī)范相比,美國規(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)對所選樣本的組合箱梁的組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,比較結(jié)果如圖7所示。從圖7的數(shù)據(jù)可以看出,英國和加拿大產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值最大,美國規(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說,英國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大5%~40%左右,且隨著跨徑的增大,英國和我國規(guī)范的差值在增大。同加拿大規(guī)范相比,我國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)小10%~15%,且美國規(guī)范同我國規(guī)范的差值較穩(wěn)定。與我國規(guī)范相比,美國規(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)對所選樣本橋梁的整體式箱梁組合效應(yīng)值進(jìn)行對比分析,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說,加拿大規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值比我國規(guī)范大20%~40%左右,且隨著跨徑的增大,英國和我國規(guī)范的差值在減小。同歐洲規(guī)范相比,我國規(guī)范產(chǎn)生的剪力組合效應(yīng)值小15%左右,且歐洲規(guī)范同我國規(guī)范的差值較穩(wěn)定。與我國規(guī)范相比,美國規(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汽車荷載分值的比較(1)各國公路橋梁規(guī)范所規(guī)定的恒載和活載的分項系數(shù)取值差異較大,從分項系數(shù)的取值上看,我國在恒載分項系數(shù)的取值上處在中等水