试析公路桥梁设计荷载中的几个相关问题

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【摘要】随着社会进步以及交通事业的不断进步与发展，我国的公路桥梁设计面临着巨大的挑战，要使我国的公路桥梁建筑能够真正符合当前交通发展的趋势与要求，就要加强对此方面的研究与探索。将我国以及世界其他国家的规范荷载分项系数做科学的比较与分析，才能够真正掌握我国在这方面发展的现状与不足。

【关键词】公路桥梁；荷载组合；分项系数；设计规范

通常状况下，恒载就是主要涵盖机构的自身重量，活载指的是汽车等运输工具的实际载重，两者共同组成荷载。各国规范中关于桥梁荷载效应一般通过分项系数可以组合得出，分项系数中的恒载和活载的分项系数与恒载或活载在总荷载效应中占的比例密切相关，随着社会的不断进步与发展，交通事业也随之发生很大的变化，无论是车辆还是交通变化巨大，同时车辆的载重性能以及车型也不断增加等等影响汽车负荷的因素都已经发生比较显著的变化。

1、国内外公路桥梁规范荷载分项系数简介

经由专业的研究与调查得出，在组合的方式与模式方面，各国的荷载组合形式基本相同，这种组合的主要组成部分是恒载和汽车荷载，本论文主要是对恒载和汽车荷载的分项系数做相应的研究与对比，并对两者产生的效应值做有效的比对。

1.1中国桥梁规范

中国公路桥涵设计规范关于承载能力极限状态设计中的基本组合恒载（主要指结构自重）分项系数rG1与汽车荷载的分项系数rQ1的取值见表1。

2、桥梁样本的选择

本次研究以国内最常用的T梁、板梁、组合箱梁及整体式箱梁截面作为样本桥梁的截面形式，桥梁纵向标准跨径分别为：6m、8m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m及50m，横向选取26m标准路基宽度，其半幅桥梁宽12.75m。

3、计算理论

以上述表格中显示的分析与研究数据为主要依据，对样本桥梁的恒载以及汽车荷载进行综合分析，能够得到承载能力极限状态下的最简单的基本组合———r1恒+r2汽将这些效应值进行计算分析。其中恒载自重比重取25kN/m3。汽车荷载的的标准值取文献[3]的结果，该效应值中不考虑汽车冲击系数的影响。

4、各国规范荷载基本组合效应值的比较

4.1弯矩组合效应值的对比

4.1.1板梁弯矩组合效应值的对比

对所选样本的板梁弯矩组合效应值进行对比分析，比较结果如图1所示。

从数值上看，同欧洲规范相比，我国规范产生的弯矩组合效应小20%左右，且欧洲规范同我国规范的差值在减小。

4.1.2T梁弯矩组合效应值的对比

对所选样本的T梁组合效应值进行对比分析，比较结果如图2所示。

很容易从图2数据中可以总结，如果作用与同等状况的桥梁结构之上，各国桥梁车载负荷所产生的组合效应值其实变化方向大致一致。其中在分项上，英国以及加拿大能够产生最大的弯矩组合效应值，而我国规范下再各种T梁的测试实验中产生的弯矩组合效应都可以说是最小的。

4.1.3组合箱梁弯矩组合效应值的对比

对所选样本的组合箱梁的组合效应值进行对比分析，在同样的桥梁机构上，各国桥梁恒载和汽车荷载产生的组合效应值趋势基本一致。弯矩组合效应值最大的分别是加拿大与欧洲。我国规范在各组合箱梁结构上产生的弯矩组合效应值最小。

试验与研究数据表明，以上述组合箱梁作为研究背景依据，加拿大规范所产生的弯矩组合效应值要大于我国规范，一般要大百分之二十左右，这个差距一般不随着跨径的变化而有明显不同。与欧洲规范比较，我国规范同样不占优势，要小百分之十左右，并且这种差距与跨径变化成反比。

4.1.4整体式箱梁弯矩组合效应对比

对所选样本的整体式箱梁组合效应值进行对比分析，如果将各国桥梁汽车负荷应用在同等状况的桥梁结构之上，其产生的组合效应值其实变化趋势差距不大。其中，加拿大规范产生的弯矩组合效应值居首。我国规范在各整体式箱梁结构上产生的弯矩组合效应值都算是比较小的。

从数值上看，就以上整体式箱梁样本来说，加拿大规范所产生的弯矩组合效应值高出我国规范的百分之三十左右，但是这种差距比例同样也不会随着跨径的增加而显著变化。英国以及欧洲规范产生的效应值几乎同等大小，高出我国规范的百分之二十左右，上述几者的差距也一般比较固定。

4.2剪力组合效应值的对比

4.2.1板梁剪力组合效应值的对比

对所选样本的板梁剪力组合效应值进行对比分析，比较结果如图3所示。

在图3中的数据很显然，剪力组合效应值最大的当属欧洲规范，美国与加拿大的数值则远远落后。

上述数据显示，依据上板梁样本作为例子，欧洲规范产生的剪力组合效应值要高出我国最少百分之三十左右，并且其差距与跨径的变化成正比。而与英国规范的差距要稍微小于与加拿大的差距，并且差距不断减小。与我国规范产生的剪力效应值差距最小的则是美国，差距一般在百分之十之内，同时这种差距随着跨径的变化而变化，呈现正比趋势。

4.2.2T梁剪力组合效应值的对比

对所选样本桥梁的T梁组合效应值进行对比分析，比较结果如图4所示。

从图4的数据可以看出，剪刀组合效应值最大值以及最小值分别为英国规范与美国规范。

以T梁样本研究数据分析，依据上述数据可以发现，英国规范产生的剪力组合效应值与我国规范的差距最大，最大差距可达百分之五十左右，这种差距也随着跨径变化而变化，呈现反比趋势。我国规范同样也小于加拿大规范产生的剪力组合效应，但差距一般在百分之十到百分之二十之间，这种差距一般不随着跨径变化而产生明显变化。只有美国规范产生的剪力组合效应值比我国规范要小，且一般小百分之十五左右，并且跨径愈大，则差距反而变小。

4.2.3组合箱梁剪力组合效应值的对比

对所选样本的组合箱梁的组合效应值进行对比分析，英国规范产生的剪刀效应值大于我国规范。同时这种差距与跨径的变化形成正比。但是与加拿大相比，我国规范产生的剪刀组合效应要小一些，一般要小百分之十左右，与我国相比较，差距相对较小且稳定的国家当属美国。美国规范产生的剪刀组合效应值与我国的相比，其要小百分之十左右，但是即使将跨径不断增加或者变化，这样的差距仍然变化不大，相对来说比较稳定。

5、结论

（1）在不同的国家，公路桥梁规范所规定的恒载以及活载的分项系数数值相对差异比较明显，在分项系数的数值分配比重上分析，我国的分项系数处于中等水平，但是汽车载荷的分项系数的取值相对比较低。

（2）如果汽车载荷效应值在取值的时候不将冲击系数作为考虑因素的话，依据各国规范所取得的荷载效应组合值并会出现很大的不同与差异，最大值甚至是规范值的一倍之多。随着各国跨径的不断增加与变化，各国的荷载标准以及荷载效应值的变化显示出同样的发展趋势与方向，并且数值变化相对稳定且有规律性。

（3）本论文中所涉及以及探究的国家规范中，我国的规范中关于桥梁恒载与汽车荷载产生的组合效应值相对处于低水平。

参考文献

[1]党栋.公路桥梁设计荷载及其组合研究[J].长安大学，2012（10）

[2]周勇军，梁玉照，贺拴海.国内外公路桥梁汽车荷载标准值对比分析[J].建筑科学与工程学报，2010，（12）：71-73.