中歐規(guī)范橋梁汽車荷載模式比較

吳 梟

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

中歐規(guī)范橋梁汽車荷載模式比較

吳 梟

(東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

通過介紹歐洲規(guī)范中汽車荷載模式的相關(guān)規(guī)定，并與中國規(guī)范中的汽車荷載模式進(jìn)行比較分析，深入探討了二者在汽車荷載模式上的異同點(diǎn)，并分析了造成差異的原因，為歐洲規(guī)范的研究提供了一定的借鑒價(jià)值。

歐洲規(guī)范，橋梁工程，汽車荷載

0 引言

歐洲規(guī)范代表了世界范圍內(nèi)的先進(jìn)水平，而且涵蓋范圍廣，在很多領(lǐng)域內(nèi)都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。且近年來，隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快以及中國土木建設(shè)水平提高，國內(nèi)土建行業(yè)開始越來越多的承建海外工程，很大一部分的海外工程均采用歐洲規(guī)范設(shè)計(jì)，這也就使得對歐洲規(guī)范的研究具有很高的實(shí)踐價(jià)值[1,2]。歐洲規(guī)范在許多規(guī)定上都和中國規(guī)范有相似之處，但也有一些規(guī)定和中國規(guī)范有較大區(qū)別。本文介紹歐洲規(guī)范中的汽車荷載模式的相關(guān)規(guī)定，并和中國規(guī)范的汽車荷載模式進(jìn)行了比較及計(jì)算分析。

1 中歐規(guī)范汽車荷載模式介紹

1.1 歐洲規(guī)范

根據(jù)歐洲規(guī)范[3]，車道數(shù)量劃分與橋面寬度有關(guān)，將橋面寬度除以3得到的整數(shù)部分就是行車道的數(shù)量，剩下的部分便為剩余區(qū)域。

歐洲規(guī)范汽車荷載分為4種模式，分別是Load Mode1，Load Mode2，Load Mode3及Load Mode4(下文簡稱LM1，LM2，LM3，LM4)。其中LM1由雙軸集中荷載及均布面荷載組成，適用于整體和局部驗(yàn)算；LM2由一個(gè)單軸荷載組成，適用于整體和局部計(jì)算；LM3為與常見汽車規(guī)格不同的特殊車輛荷載，常用于有特殊荷載要求時(shí)的計(jì)算；LM4為人群荷載，集度為5 kN/m2，作用在行車道上，單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，不與LM1，LM2，LM3進(jìn)行組合，如考慮人行道荷載，則人群荷載集度取3 kN/m2，只作用在人行道位置，并可以與LM1進(jìn)行組合[4]。

由上述內(nèi)容可知，歐洲規(guī)范汽車荷載模式中的LM1與中國規(guī)范中的公路Ⅰ，Ⅱ級車道荷載對應(yīng)，由于篇幅限制，本文僅給出LM1的布置形式。

LM1由一個(gè)均布荷載及雙軸集中荷載組成。多車道時(shí)，每條車道的荷載布置模式并不相同，荷載依次有所減小，具體特征值見圖1和表1。

表1 LM1荷載取值規(guī)定

位置軸載Qik/kN均布載qik/kN·m-2車道13009車道22002.5車道31002.5剩余車道02.5剩余區(qū)域02.5

1.2 中國規(guī)范

對于中國規(guī)范汽車荷載[5]：汽車荷載分為公路Ⅰ級和公路Ⅱ級荷載，汽車荷載分為車道荷載及車輛荷載，分別對應(yīng)整體計(jì)算及局部計(jì)算，二者作用不疊加。車道荷載由均布荷載及一個(gè)集中荷載組成，布置形式見圖2，其中公路Ⅰ級車道荷載qk=10.5 kN/m，Pk按以下規(guī)定選取：當(dāng)橋梁跨徑不大于5 m時(shí)，Pk=180 kN，當(dāng)橋梁跨徑不小于50 m時(shí)，Pk=270 kN，當(dāng)橋梁跨徑在5 m～50 m之間時(shí)，Pk由內(nèi)插求得。而公路Ⅱ級車道荷載的qk，Pk均按公路Ⅰ級車道荷載的0.75倍取用。

關(guān)于橋面車道寬度及車道數(shù)有以下規(guī)定：

根據(jù)JTG D60-2004公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范第3.3.1條規(guī)定，車道寬度跟橋梁設(shè)計(jì)速度有關(guān)，具體對應(yīng)情況見表2。

表2 車道寬度

根據(jù)JTG D60-2004公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范第4.3.1條規(guī)定，橋面車道數(shù)跟橋面寬度有關(guān)，具體規(guī)定見表3。

表3 橋面設(shè)計(jì)車道數(shù)

規(guī)范中還規(guī)定：當(dāng)橋面車道數(shù)大于2時(shí)，車道荷載需要根據(jù)車道數(shù)量進(jìn)行折減，但折減后的車道荷載效應(yīng)值不應(yīng)小于兩車道的荷載效應(yīng)值，車道對應(yīng)折減系數(shù)見表4。

表4 橫向折減系數(shù)

一般情況下，汽車荷載在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮汽車沖擊力的影響，即汽車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值需乘以1+μ，而μ的取值有以下規(guī)定：當(dāng)f<1.5 Hz時(shí)，μ=0.05；當(dāng)1.5 Hz≤μ≤14 Hz時(shí)，μ=0.176 7lnf-0.015 7；當(dāng)f>14 Hz時(shí)，μ=0.45；其中，f代表結(jié)構(gòu)基頻。

2 中歐規(guī)范汽車荷載比較及計(jì)算分析

2.1 項(xiàng)目概況介紹

某預(yù)應(yīng)力簡支空心板橋，跨徑為13 m，計(jì)算跨徑為12.6 m，橋面布置為11 m行車道+2×0.5 m防撞墻，橫斷面內(nèi)由9片空心板組成，車輛為單向行駛，設(shè)計(jì)時(shí)速為60 km/h；設(shè)計(jì)汽車荷載采用歐洲規(guī)范中的LM1及中國規(guī)范中的公路Ⅰ級。利用梁格法，采用Midas Civil 2012建立空間有限元模型進(jìn)行計(jì)算。

2.2 歐洲規(guī)范

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，橋面劃分為3個(gè)車道及2 m的剩余區(qū)域。通過計(jì)算，跨中斷面汽車荷載彎矩效應(yīng)值見表5。

表5 歐洲規(guī)范跨中彎矩效應(yīng)值

2.3 中國規(guī)范

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，橋面劃分為3個(gè)車道，沖擊系數(shù)經(jīng)計(jì)算為1.323，車道荷載效應(yīng)值需乘以0.78的車道折減系數(shù)。通過計(jì)算，跨中斷面汽車荷載彎矩效應(yīng)值見表6。

表6 中國規(guī)范跨中彎矩效應(yīng)值

2.4 比較分析

通過對中歐規(guī)范下汽車荷載跨中彎矩效應(yīng)值的比較可以發(fā)現(xiàn)，在同一橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)相同的情況下，歐洲規(guī)范LM1荷載彎矩值比中國規(guī)范公路Ⅰ級荷載彎矩值大19.4%，分析其原因?yàn)椋褐袣W規(guī)范汽車荷載布置模式的差異是造成彎矩值不同的重要原因；歐洲規(guī)范車道寬度小于中國規(guī)范，所以相同車道寬度下歐洲規(guī)范可能會有更多的車道，在車道相同的情況下，歐洲規(guī)范下橋面還存在布有均布荷載剩余區(qū)域，本例中剩余車道寬度為2 m，而中國規(guī)范中并沒有此項(xiàng)規(guī)定。

3 結(jié)語

總結(jié)中歐規(guī)范下汽車荷載的異同點(diǎn)如下：

1)二者都采用車道結(jié)合車輛的布置形式。

2)歐洲規(guī)范有四種汽車荷載模式，分別適用整體、局部計(jì)算，且對于特殊車輛荷載有專門規(guī)定，而中國規(guī)范中只有一種汽車荷載模式，在這一點(diǎn)上歐洲規(guī)范規(guī)定更為詳細(xì)。

3)：中國規(guī)范根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)速規(guī)定了不同的車道寬度，從3 m到3.75 m不等，而歐洲規(guī)范的車道寬度為3 m；車道數(shù)量上二者都是根據(jù)橋面寬度來確定，但中國規(guī)范還要考慮車輛的單或雙向行駛；歐洲規(guī)范中，在車道分配剩余的區(qū)域上，有均布荷載作用，而中國規(guī)范中并無此項(xiàng)規(guī)定。

4)中國規(guī)范中，當(dāng)車道數(shù)不小于2時(shí)，汽車荷載效應(yīng)值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù)，而在歐洲規(guī)范中并無折減系數(shù)的規(guī)定，但LM1模式下每條車道的荷載依次減小，起到了相似的效果。

5)中國規(guī)范中，公路Ⅰ，Ⅱ級荷載計(jì)算時(shí)需根據(jù)橋梁跨徑及截面形式乘以相應(yīng)的沖擊系數(shù)，但歐洲規(guī)范中LM1并不需要考慮沖擊系數(shù)。

[1] 王永強(qiáng),王 勇.歐洲規(guī)范的現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J].公路工程,2007(5):167-170,184.

[2] 李亞東.歐洲規(guī)范及其近期進(jìn)展[J].橋梁建設(shè),1999(3):60-64.

[3] BS EN 1991-2:2003，Eurocode 1:Actions on Structures Part 2,Traffic Loads on Bridges[S].

[4] 黎述亮,楊 勇,李 俊,等.歐洲規(guī)范中公路橋梁設(shè)計(jì)活載分析[J].世界橋梁,2011(5):52-55.

[5] JTG D60-2004,公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

The comparison of Chinese vehicle loads mode and European vehicle loads mode

WU Xiao

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

This paper introduces the European vehicle load mode in the relevant norms, comparing with the standard of Chinese vehicle load mode. It discusses the similarities and differences by calculating, and analyzes the causes of the differences. It may provide a certain reference value for the European normative research.

European standard, bridge engineering, vehicle loads

1009-6825(2014)31-0199-03

2014-08-29

吳 梟(1990- )，男，在讀碩士

U441.2

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