橋梁結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)研究分析

胡勝來，　李夫凱

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥　230088)

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橋梁結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)研究分析

胡勝來，李夫凱

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥230088)

摘要：隨著橋梁理論與建設(shè)水平的發(fā)展，橋梁的建設(shè)跨徑越來越大，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁以其成熟的施工工藝、低廉的造價、方便的后期養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。而目前橋梁規(guī)范對沖擊系數(shù)的規(guī)定，實測數(shù)據(jù)同計算值仍有一定的離異現(xiàn)象，文章通過國內(nèi)幾座橋梁的實際檢測數(shù)據(jù)同規(guī)范公式計算結(jié)果對比分析，望能為以后該類橋梁設(shè)計提供參考價值。

關(guān)鍵詞：橋梁理論；施工工藝；沖擊系數(shù)；對比分析

1橋梁沖擊系數(shù)理論

汽車的沖擊系數(shù)是汽車過橋時對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動力效應(yīng)的增大系數(shù)。沖擊作用有車體的振動和橋跨結(jié)構(gòu)自身的變形和振動。當(dāng)車輛的振動頻率與橋跨結(jié)構(gòu)的自振頻率一致時，即形成共振，其振幅(即撓度)比一般的振動大許多。沖擊影響一般都是用靜力學(xué)的方法，即將車輛荷載作用的動力影響用車輛的重力乘以沖擊系數(shù)來表達(dá)。一般來說，跨徑越大、剛度越小對動荷載的緩沖作用越強(qiáng)[1-2],其沖擊作用也就越小。根據(jù)文獻(xiàn)[3]汽車的沖擊系數(shù)表示為

其中，Yjmax為在汽車過橋時測得的效應(yīng)時間歷程曲線上，最大靜力效應(yīng)處量取的最大靜力效應(yīng)值；Ydmax為在效應(yīng)時間歷程曲線上最大靜力效應(yīng)處量取的最大動效應(yīng)值。實際計算時按文獻(xiàn)[3]為

當(dāng)f<1.5 Hz 時,μ=0.05。

當(dāng)1.5 Hz

當(dāng)f>14 Hz 時，μ=0.45。

其中，f為結(jié)構(gòu)的基頻。

2橋梁沖擊系數(shù)影響因素分析

根據(jù)文獻(xiàn)[3]沖擊系數(shù)同橋梁結(jié)構(gòu)的基頻成正向關(guān)系。橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內(nèi)容，它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。實際橋梁沖擊系數(shù)不僅同結(jié)構(gòu)自身固有的特性有關(guān)，同車輛的動力特性(包括車輛的軸數(shù)、軸重、軸距、自振頻率以及減振裝置和彈簧中摩擦裝置提供的阻力等)有關(guān)，同支座、伸縮縫、橋頭引道的平整度、車輛的數(shù)量和在橋上的行駛位置等等都有關(guān)系[4-5]。由此可以看到規(guī)范對沖擊系數(shù)的規(guī)定主要考慮的橋梁本身的固有特性，而沖擊系數(shù)是一個綜合性系數(shù)，橋梁沖擊系數(shù)的研究是一個很復(fù)雜且漫長的問題，必然導(dǎo)致一定的離異情況[6-7]。

3 橋梁沖擊系數(shù)理論值同實測值分析

3.1 蕪湖市荊山橋檢測

(1) 蕪湖市荊山橋主橋跨徑為62.5 m+105 m+62.5 m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，雙幅布置，單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)成橋檢測結(jié)果，橋梁實測基頻為1.25 Hz, 按文獻(xiàn)[3]，沖擊系數(shù)理論值為0.05。采用跑車檢測沖擊系數(shù)實測值見表1所列。

表1　荊山橋主橋沖擊系數(shù)實測值

(2) 荊山橋北引橋第7聯(lián)為36.18 m+40 m+38.78 m不等跨等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，雙幅布置，單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)成橋檢測結(jié)果，橋梁實測基頻為4.07 Hz,按文獻(xiàn)[3]，沖擊系數(shù)理論值為0.232。采用跑車檢測沖擊系數(shù)實測值見表2所列。

表2　車荊山橋北引橋沖擊系數(shù)實測值

(3) 荊山橋南引橋為等截面預(yù)應(yīng)力混凝土組合小箱梁，先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，單跨跨徑32 m，雙幅布置，根據(jù)成橋檢測結(jié)果，橋梁實測基頻為3.97 Hz,按文獻(xiàn)[3]，沖擊系數(shù)理論值為0.228。采用跑車檢測沖擊系數(shù)實測值,見表3所列。

表3　荊山橋南引橋沖擊系數(shù)實測值

3.2吉林九站松花江大橋

吉林九站松花江大橋為75 m+120 m+75 m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋[1，4]，雙幅橋布置，單幅橋為單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁實測基頻為1.515 Hz, 按文獻(xiàn)[3]，沖擊系數(shù)理論值為0.057 7，檢測沖擊系數(shù)實測值見表4所列。

表4　吉林九站松花江大橋沖擊系數(shù)實測值

3.3某55 m+2×100 m+55 m大橋檢測

某大橋為雙幅分離式多跨連續(xù)梁橋，主橋跨徑組合為55 m+2×100 m+55 m，單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)成橋檢測[8-10]結(jié)果，橋梁實測基頻為1.2 Hz,按文獻(xiàn)[3]，沖擊系數(shù)理論值為0.057 7，檢測沖擊系數(shù)檢測值見表5所列。

表5　某55 m+2×100 m+55 m大橋沖擊系數(shù)實測值

4結(jié)束語

本文以剛成橋檢測的荊山橋及已經(jīng)施工運(yùn)營多年的另外兩座橋梁為例，通過實測沖擊系數(shù)同按規(guī)范計算的沖擊系數(shù)進(jìn)行分析對比，可以看出，沖擊系數(shù)的離異性較大，在小跨徑橋梁中沖擊系數(shù)實測值偏小于按規(guī)范計算理論值，而對于大跨徑橋梁中沖擊系數(shù)的實測值又偏大于計算理論值，因此在小跨徑橋梁中沖擊系數(shù)規(guī)范規(guī)定是偏于安全的，而對于大跨徑橋梁沖擊系數(shù)設(shè)計者對規(guī)范計算的理論值應(yīng)視具體情況采用。

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收稿日期：2016-01-21；修改日期：2016-01-25

作者簡介：胡勝來(1978-)，男，安徽樅陽人，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司高級工程師．

中圖分類號：U443.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)01-0011-02