公路桥梁冲击系数随机变量的概率分布及冲击系数谱
李玉良
摘要为适应近似概率设计法的应用，公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。从现场实测入手，采集桥上汽车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本，采用概率与数理统计的方法研究公路桥梁冲击系数的统计规律，得到公路桥梁冲击系数的概率分布及置信度为0．05的冲击系数谱。对冲击系数谱的适应范围及其与国内、外冲击系数的研究成果进行比较和讨论。
关键词公路桥梁冲击系数随机变量概率分布冲击系数谱
l 前言
在移动的汽车荷载作用下，桥梁在空间的竖向、纵向和横向三个方向产生振动、冲击等动力效应。通常把竖向动力效应称为汽车荷载对桥粱结构的冲击力。桥梁结构的总竖向汽车荷载效应(SZ)等于竖向汽车荷载静力效应(SJ)与其动力效应之和。在国内、外的各种桥梁设计规范中，均采用把汽车荷载竖向静力效应乘以一个增大系数(1+μ)作为计入汽车荷载竖向动力效应的总竖向荷载效应。即：
SZ＝(1+μ)×SJ (1)
根据式(1)，将冲击系数定义为：考虑移动的汽车荷载对桥梁结构产生竖向动力效应的增大系数。
现今世界各国公路桥梁设计规范中有关冲击系数的规定，大都是在定值设计法概念下制定的。不管是理论计算还是现场实测，都基于移动的汽车荷载与桥梁结构产生“共振”求得，这样得到的冲击系数(1+μ)是极大值。它的不足之处是不能反映该数值在桥上出现的概率。调查得知，这样的极大值在桥上实际发生的机会是极为稀少的。
为适应近似概率设计法的应用，公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。
影响公路桥梁冲击系数的因素，归纳起来大致可分为三类：
(1)汽车荷载本身的几何与动力特性；
(2)桥梁结构的几何与动力特性；
(3)激振及冲击的条件。
公路桥梁上通过的汽车荷载流是一个非列车化的问隙性连续流。它的流量大小、车辆间距、轴重大小、行驶速度、车辆的横向位置、车辆的动力特性都具有明显的不确定性，是无法预知的。这表明汽车荷载流本身具有明显的随机性。
桥梁结构的几何尺寸、材料的容重、弹性模量等也都是随机的。
汽车荷载流通过桥梁时的初始条件(如：路桥连接缝的结构状态、引道路面平整度等)和桥面的平整度等因素，也具有不确定性。这些都是移动的汽车激振和对桥梁结构产生振动、冲击等最重要的随机因素。
由此我们可认识到，公路桥梁冲击系数是反映诸多影响因素随机组合产生振动、冲击等效应的一个综合性系数，具有明显的随机性。
另外，公路桥梁冲击系数与时间没有明显的关系。它的取值，充满了某一实数区间，不能用一个有限或无限数列表示。因此，本文把公路桥梁冲击系数用连续随机变量概率模型进行研究。
2 公路桥梁冲击系数的概率分布及统计参数
由于随机模拟汽车流、桥梁激振及冲击条件等非常困难，从公路桥梁随机振动与随机冲击等问题的理论研究人手，来解决公路桥梁冲击系数问题，条件尚不成熟。为此，我们的研究从现场实测入手，采集桥上汽
车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本，用概率与数理统计的方法来研究公路桥梁冲击系数的统计规律。
在7座桥梁上进行了现场汽车荷载流12小时连续观测。各座桥概况见表l。
表l观测的7座桥梁概况
编号结构类型标准跨度(m) 基频(Hz) 采集样本数量(个
1 钢筋混凝土矩形板 6 1l~958 372
2 钢筋混凝士矩形板 8 10.7 1063
3 钢筋}昆凝土T梁 10 9.317 1501
4 钢筋混凝土T梁 13 7.634 1346
5 钢筋混凝土T梁 1
6 6.203 1339
6 钢筋混凝土T梁 20 5.084 1010
7 预应力混凝土箱梁 45 2.773 51
数据处理的目的是寻求一种方法，这种方法能用适当的概率模型来描述公路桥梁冲击系数随机变量统计规律。在数理统计学中，一切关于母体的结论总是以样本提供的相关信息为依据。为使样本信息具有典型性、代表性，我们采集公路桥梁冲击系数的样本时，充分考虑了每个个体之间在概率意义下的相互独立性。
公路桥梁冲击系数随机变量概率模型的选择需做两方面工作：①选择合适的概率分布来表征公路桥梁冲击系数随机变量的统计规律；②确定概率分布的参数值。
在对样本数据进行统计分析之前，先要删除非载重汽车数据，随后用4σ原则剔除样本中的异常值。统计分析采用“连续型随机变量统计分析系统”程序进行。各桥的统计参数如表2。
表2观测的7座桥统计参数
编号均值μ标准差σ变异系数σv 众数β离散性参数α
l 1.243931 0.095546 0.078810 1.200930 13.423420
2 1.233582 0.080279 0.065078 1.19745
3 15.976110
3 1.222063 0.068768 0.056272 1.19111
4 18.650380
4 1.212400 0.066266 0.054657 1.182577 19.354450
5 1.190179 0.05719
6 0.04805
7 l.16443
8 22.423740
6 1.177601 0.05035
7 0.042763 1.54937 l25.469030
7 1.089922 0.030410 0.027901 1.076236 42.175600
通过对各桥随机样本数据概率分布的优度拟合检验，得到公路桥梁冲击系数的概率分布为极值I型分布。各桥冲击系数x的概率分布函数为：
桥梁编号概率分布函数
1 F(x)=exp{-exp[-l3.423(x-1.201)]}
2 F(x)=exp{-exp[-15.976(x-1.197)]}
3 F(x)=exp{-exp[-18.650(x-1.191)]}
4 F(x)=exp{-exp[-19.354(x-1.183)]}
5 F(x)=exp{-exp[-22.424(x-1.164)]}
6 F(x)=exp{-exp[-25.469(x-1.155)]}
7 F(x)=exp{-exp[-42.176(x-1.076)]}
3公路桥梁冲击系数谱
按冲击系数的概率分布函数式可算得某一分位值的冲击系数。计算式如下：
(1+μ)F(x)={In[-lnF(x)]-α×β}／-α (2)
根据工程要求，可用上式计算各种保证率的公路桥梁冲击系数。例如，通常取保证率为95％的值作为公路桥梁冲击系数。为此，取，F(x)=0.95，计算各实测桥梁置信度为0.05的冲击系数值．
编号 (1+μ)
1 ..1.422200
2 1.383368
3 1.350371
4 1.336040
5 I.296896
6 I.271557
7 1.146660
图1 (1+μ)与基频的关系图2 (1+μ)与跨径的关系
将置信度为0.05的冲击系数(1+μ)值分别点绘在图1与图2上。从图中可知，点的分布趋势可近似以单对数函数曲线拟合，用最小二乘法原理将置信度为0.05的冲击系数(1+μ)分别与基频f1和跨径L的关系进行回归分析，得到两个回归方程。虽然它们充分反映了(1+μ)分别与f1和L的函数关系，但必然还有部分实测值在回归曲线的外侧。为了保证所有实测值均满足要求，我们将回归曲线外移，用回归曲线的包线来表示公路桥梁置信度为0.05的冲击系数谱。经计算整理得到：
(1) (1+μ)与基频f1的函数关系 (图1)
(1+μ)=0.9843+0.4068×logf1 (3)
(2) (1+μ)与跨度L的函数关系 (图2)：
(1+μ)=1.6686-0.3032×logL (4)
从研究得知，桥梁结构的基频反映了结构的尺寸、类型、材料等动力特性内容，它最直观地反映了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否一样，也不管结构尺寸与跨径是否有差别，只要桥梁结构基频相同，在同样条件的汽车荷载流作用下，就能得到基本相同的冲击系数。因此，建议用式(3)来表示公路桥梁置信度为0.05的冲击系数谱。另外，根据曲线的趋势和数学式的特性，对曲线的头、尾做了适当的处理，结果如下：
f1≤l.70 Hz时：
(1+μ)=1.078
1.70 Hz (1+μ)=0.9843+0.4068×logf1 (5) 14 Hz (1+μ)=1.45 4 对冲击系数谱适应范围的讨论 4.1 钢筋混凝土、预应力混凝土、混凝土、砖石桥涵 本研究实桥观测是在此类结构的简支梁桥上进行的，所以简支梁不再讨论。对其它桥型讨论如下。 (1) 连续梁桥。研究表明，连续梁桥可以采用与简支梁桥相同的冲击系数谱。由于连续梁桥不同特征截面的动态增量变化比较大，对整个桥跨不能采用同一个冲击系数，选用中跨跨中、边跨跨中和中间支点三个特征截面分别查取。中跨跨中截面按基频f1查得冲击系数；边跨跨中截面按第二阶频率f2查得冲击系数；中间支点截面的冲击系数可由边跨跨中截面冲击系数乘以一个折减系数(0.92)得到。 (2) 拱桥。拱桥种类较多，不同类型的拱桥各方面差异较大，这里分别加以探讨。 ① 钢筋混凝土桁架拱桥。 以浙江某桥为例。L=45 m，矢跨比1／10，净宽7.5 m。实测竖向自振周期为：0.222～0.240秒／次，故基频为4.505～4.167 Hz(平均4.366 Hz)。实测冲击系数平均值为1.25左右。按式(5)计算得：(1+μ)=1.244，计算值与实测值吻合。 ②钢筋混凝土箱形拱桥。见表3。 表3 L(m) 矢跨比弹性模量(Pa) Id (m4) 填土厚(m) md (kg/m) 基频(HZ) 1+μ 92.785 1/9 3.0×109 0.586362 0.3 1087.370 1.464 1.052 70.842 1/8 2.6×109 1.097180 0.3 1780.000 2.463 1.144 0.5 2161.633 2.235 1.126 1.0 3115.714 1.862 1.004 说明 (1)填土厚包括桥面厚在内。 (2)拱厚系数为0．6。 (3)表中(1+μ)值为用式(5)计算所得，与现行规范计算值(1+μ)=1不符。 ③双曲拱桥。见表4。 表4 L(m) 矢跨比弹性模量(Pa) Id (m4) 填土厚(m) md (kg/m) 基频(HZ) 1+μ 61.123 1/6 6.94×109 0.243350 0.3 3078.571 1.926 1.100 0.5 3731.633 1.749 1.083 1.0 5364.286 1.459 1.051 30.759 1/6 2.34×109 0.211449 0.3 8869.290 6.595 1.318 0.5 11840.71 5.708 1.292 1.0 19269.29 4.474 1.249 说明： (1)L=30.759m为等截卣拱；L=61.123m为变截面拱，拱厚系数为O 5。 (2)当拱顶填土厚为0.3m时，按现行规范计算值偏低，即： L=61.123m时，(1+μ)=1.036； L=30.759m时，(1+μ)=1.157。 (3)当拱顶填土厚≥O 5 m时，现行规范规定不计冲击力。 ④石拱桥。见表5。 表5 L(m) 矢跨比弹性模量(Pa) Id (m4) 填土厚(m) md (kg/m) 基频(HZ) 1+μ 30.575 1/5 7.2×109 0.341440 0.5 2383.673 2.870 1.171 1.0 3200.000 2.477 1.145 说明： (1)桥梁为等截面拱。 (2)表中算例若按现行规范均不计冲击力。 从以上算例数据可知，本研究式(5)对于拱桥也是适用的。从中可得出规律：①拱桥结构本身的动力特性对冲击系数影响很大，同是净跨30 m的拱桥，石拱桥动力特性就比双曲拱桥好，冲击系数比较小。②我国现行规范笼统规定的拱顶填土厚≥0．5 m时不计冲击力不尽合理。拱上填土增厚可减小动力反应，但随着结构不同反应也不一样。 4.2 钢桥 公路部门用钢桥较少，现对收集到的几种结构讨论如下。 (1)钢板梁桥。木桥面铆接钢板简支梁，计算跨径21.36 m，恒载强度Gc=1.1×104N/m,跨中截面板梁的竖向抗弯刚度EIc=2.29824×109N·m2，跨中单位长度质量mc=Gc/9.8l=1 122.4489kg/m。 基频： 按(5)式计算：(1+μ)=1.266； 按现行规范计算：(1十μ)=1.255。 (2)组合梁桥。见表6。 表6 L(m) EI(N·m2) md (kg/m) 基频f1(HZ) 式(5)计算1+μ现行规范1+μ 17.00 2.0897×109 1561.8756 6.287 1.309 1.275 21.70 3.66439×109 1624.0571 5.011 1.269 1.253 (3)钢拱桥。四川省某市3002大桥，计算跨径180 m，矢跨比1/8，等截面悬链线钢箱肋拱。拱顶处恒载强度Gc=4.6815×104 N/m,单位长度质量mc=Gc/9.81=4772.1712 kg/m,主拱截面竖向抗弯刚度 EI=3.2655×1010N·m2，频率系数ω1=55.499635。 基频： 按式(5)计算：(1+μ)=1.078。 按现行规范计算：(1+μ)=1.069。 从以上数据对比可知，对于钢桥，本研究式(5)也是适用的。 5 冲击系数谱与国内外研究的比较 本研究成果综合反映了桥上通过的汽车荷载流对桥跨结构产生的随机振动与随机冲击的影响，并能反映由此产生的冲击系数在桥上出现的概率。从图2可知，我们研究得到的冲击系数谱与美、日、法等国的冲击系数曲线规律是一致的。与日本的山田善一用随机分析理论研究建议的桥梁冲击系数曲线比较，趋势是一致的，但山田善一在分析中没有考虑汽车荷载流的随机性，所建议的公式不能反映冲击系数值在桥上出现的概率。另外，他还没有考虑汽车荷载流的随机“冲击”作用，致使建议的曲线还存在一些不足，例如，没有指明冲击系数曲线的置信度。另外，他建议L≤15 m时(1+μ)=1.4，将简支桥梁常用跨径10～20 m的冲击系数过于简略、夸大。 从图2看出，加拿大安大略省公路桥梁设计规范(OHBDC一1979与1982)的冲击系数曲线与我们研究成果有差别。他们的曲线是在大量实测数据基础上采用包线的办法得到的，实验中让车辆在跨中受正弦波板条冲击，激发车辆高阶振频，使车辆的垂直振频局限在2.5～4.5Hz之间，因此，得到桥梁结构基频2.5～4.5 Hz 为最大值的曲线是正常的。 我国的毛清华在博士论文中阐述到，采用理想化模型，车辆在平坦桥面上行驶，垂直振频大约为3～3.5 Hz。对跨径15～60 m的桥跨(相应基频范围为2～8 Hz)进行分析计算，得到的动态增量也反映出桥梁结构振频最大值为3～3.5 Hz。 他们的实验与计算是正确的。主要研究了车辆～桥梁结构联合振动问题，车辆与桥梁结构振频相同，即发生共振时，得到最大值单峰曲线是正常的。这种情况对大跨径桥梁(低振频)反映了主流因素。但对小跨径桥梁(高振频)而言，车辆的随机“冲击”比振动的动力效应更明显。所以冲击系数谱从小跨径(高振频)到大跨径(低振频)的递减曲线反映了客观实际。另外，他们的实验与计算没有反映汽车荷载流(具有各种垂直振频的车辆)引起桥梁结构荷载效应增大的概率，这是同我们研究的区别。实际上在我们采集的冲击系数样本中也包含有他们实验与计算得到的数值，只是在概率分布函数上的分位值不同而已。 以毛清华博士论文中的东营黄河胜利大桥(预应力混凝土简支箱梁)为例。L=30m，EI=2.133×109N·m2， m=2822.34 kg/m，f1=4.8 Hz。当总重25 t的STEYR一1491型载重车辆在平坦的桥面上行驶速度V≤50 km/h 时得到最大的动态增量为0.34，相当于冲击系数(1+μ)=1.34。按加拿大规范(0HBDC—1982)查得： (1+μ)=1.37；按瑞士(EMPA)实测动态增量最大值包络线(平坦时)查得：(1+μ)=1.4。 以上各冲击系数值在本研究成果的概率分布函数上的某分位值如下： 毛清华实测值：F(x)=0.9975 加拿大规范值：F(x)=0.9990 瑞士(EMPA)值：F(x)=0.9996 可以看出，我们得到的冲击系数概率分布函数完全可以反映上述各研究成果。 另外，加拿大(OHBDC—1979，1982)规范提供的曲线与实际有时不符。例如：当桥梁结构基频为2.5～4.5 Hz 时，约相当于跨度为25～60 m的桥梁，冲击系数最大值1.4或1.45，这与各国规范提供的曲线相矛盾。主要是研究条件与汽车流在桥上实际状态有一定差别所致。 加拿大安大略省规范的曲线规定大于6 Hz的桥梁，一律采用(1+μ)=1.25(或l.3)。大于6 Hz的桥梁约相当于常用跨径20 m以内的桥梁，规定为同一个定值有些不妥。跨径20～5 m的桥梁，实际冲击系数有明显区别。 用本研究成果计算得F(x)=0.795的回归方程为： (1+μ)0.795=1.486586—0.2208719×logL (6) 从图2上的曲线得知，式(6)正好是我国现行规范钢筋混凝土、预应力混凝土、混凝土、砖石桥涵冲击系数曲线的包线。表明我国现行规范对钢筋混凝土、预应力混凝土、混凝土、砖石桥涵规定的冲击系数保证率为79.5％。钢桥现行规范的冲击系数规定值保证率约为95％。 6 结束语 本文基于实测的桥梁结构在汽车荷载流作用下的冲击系数随机样本的统计分析，得到了公路桥梁结构冲击系数的概率分布及置信度为0.05时的冲击系数谱，并与实际和国内、外有关研究成果作比较，可为下一轮公路桥梁设计规范的修订提供依据。限于各方面条件，本研究未涉及悬索桥和斜拉桥等桥型。 7 参考文献 l中华人民共和国交通部标准．公路桥涵设计通用规范．人民交通出版社，1985年． 2美国各州公路及运输工作者协会编．公路桥梁标准规范．人民交通出版社，1980年． 3林忠民著．工程结构可靠性设计与估计．人民交通出版社，1990年． 4李国豪编著．桥梁结构稳定与振动．人民铁路出版社，1965年． 5毛清华著．公路桥梁的车辆振动研究．同济大学结构工程学院桥梁工程系博士学位论文，1987年12月．6吉林省交通科学研究所．以可靠度理论为基础的公路桥梁车辆冲击力与制动力研究报告．1994年5月．7同济大学工程研究所，浙江省交通局．钢筋混凝土桁架拱桥．人民交通出版社，1977年． ——————————————— 本文为江西省自然科学基金资助。作者简介：张期星(1983-)，男，山东人，硕士研究生，从事桥梁结构工程研究(E-mail:zh_q_x123@https://www.doczj.com/doc/9316775749.html,)；陈水生 连续梁桥汽车冲击系数试验及数值研究 张期星1 ,陈水生2 (1.2华东交通大学土木建筑学院 江西南昌330013) 摘 要：本文主要分析三跨连续梁桥，应用达朗贝尔原理，推导了三轴半车模型下的车桥耦合振动方程，比较了在不同车速和不同跨径作用下的汽车冲击系数，并且对多个连续梁桥汽车冲击系数的实测结果进行了分析。文中采用有限元法离散，将无限自由度系统转化为有限自由度系统，使用Ansys 软件进行了三跨连续梁桥的模态分析，提取出前10阶模态分量和振型频率，利用模态叠加的方法对车桥耦合振动方程进行解耦，并且利用Matlab 软件编程进行了数值模拟，分析了三跨连续梁桥车桥耦合振动特性。在仅仅考虑竖向位移的情况下，主要采用了Newmark 方法，编程得出了不同车速和不同跨径对三跨连续梁桥汽车冲击系数的影响规律：汽车冲击系数随着车速的提高而增加，车速较低时(一般在20km/h-40km/h)冲击系数变化缓慢，当车速大于50km/h 后，冲击系数变化较大；汽车冲击系数随着跨径的增大而降低，跨径越大，其值越接近于1.0。 关键词：三跨连续梁桥；汽车冲击系数；车桥耦合模型 Experimental and numerical study on Impact coefficient of continuous girder bridge under vehicle Zhang Qixing 1 Chen Shuisheng 2 (Institute of Civil construction,East China Jiaotong University,nanchang,Jiangxi330013,China) Abstract ：This paper mainly analyses three-span continuous girder bridge. The coupled vibration functions of vehicle and bridge with five degree of freedom vehicle model are derived using the D’Alembert’s principle. The impact coefficient of vehicle are analysed under condition of various span length and speeds of moving vehicle, and the measured results of several continuous girder bridge are analysed. The studies adopt the method of finite element discrete to turn the system of infinite degree of freedom into the system of finite degree of freedom, and analyse the mode of three-span continuous girder bridge under the use of the Ansys software to exact the mode components and frequencies. Then the coupled vibration functions of vehicle and bridge are decoupled with the method of modal superposition, and the coupled vibration characteristics of vehicle and bridge are analysed by the numerical simulation of Matlab software. On the condition of only considering the vertical displacement, it programs by the method of Newmark to conclude the influence law of impact coefficient of vehicle for three-span continuous girder bridge under condition of various span length and speeds of moving vehicle: impact coefficient of vehicle would rise with the rise of speed of vehicle,when the speed of vehicle is relative lower(approximately 20km/h- 40km/h),the value would change slowly,but the speed surpasses 50km/h,it would change obviously; impact coefficient of vehicle would decrease with the rise of span length,and the more large is the span length,the more close to 1.0 is the value. Key word ：three-span continuous girder bridge;impact coefficient of vehicle;vechicle-bridge coupled model 0 引言 目前，车辆对桥梁的冲击作用我们通常采用汽车冲击系数μ或者动力增量φ来描述，即在考虑桥梁静载作用下的响应乘以一个相应的动力系数。由于冲击系数关系到桥梁结构设计的安全与经济性能，所以其取值的大小对于桥梁结构在车辆荷载作用下的安全举足轻重。各国旧规范的冲击系数都是采用跨径或加载长度的递减函数来计算的[1]，但是影响车辆与桥梁相互作用的因素很多，比如车辆与桥梁整体系统的刚度、质量、阻尼、桥面的不平整度、加载车辆数目、车辆 间距、加载车道、车辆相向行驶、以及车速与跨径的影响等等[2]，它是一个非常复杂的问题，所以单纯的考虑桥梁跨径或者加载长度对于汽车冲击系数来讲是很不严密的。因此04规范给出了与桥梁结构基频的关系。 1 三轴半车模型的建立及求解 如图1所示，为三轴半车模型，假定连续梁桥每跨具有相同的跨长、质量和刚度。由达朗贝尔原理得到车辆振动方程 1f 1f 1f 1f c 11c 111f 1c 11c 111f 111z c z k k l z k z )k k (c l z c z )c c (z m +=+?+++?++θθ (1) 2f 2f 2f 2f c 22c 222f 2c 22c 222f 222z c z k k l z k z )k k (c l z c z )c c (z m +=??+++?++θθ(2) 1) 计算图1所示T 梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。桥梁荷载为公路—Ⅰ级，桥面铺装为80mm 厚C50 混凝土配@φ8100钢筋网；容重为253 kN/m /；下设40mm 厚素混凝土找平层；容重为233 kN/m /，T 梁翼板材料容重为253 kN/m /。 图 1 铰接悬臂行车道板 （单位：mm ） 解：a .恒载及其内力（以纵向1m 宽的板条进行计算） 每延米板上的恒载g ； 钢筋混凝土面层g 1：...kN/m 008?10?25=200 素混凝土找平层g 2：...kN/m 004?10?23=092 T 梁翼板自重g 3: ....kN/m 008+014 ?10?25=2752 合计： i g =g .kN/m =567∑ 每米宽板条的恒载内力 弯矩 ...kN m Ag M gl 2201 =- -?567?100=-284?2 1=2 剪力 g ...kN Ag Q l 0=?=567?100=567 b .公路—Ⅰ级荷载产生的内力 要求板的最不利受力，应将车辆的后轮作用于铰缝轴线上，见图2，后轮轴重为P =140kN ，着地长度为 2=0.2m a ,宽度为 2b .m =060，车轮在板上的布置及其压力分布图见图1-1 图2公路—Ⅰ级荷载计算图式（单位：mm ） 由式 ...m ...m a a H b b H 1212=+2=020+2?012=044=+2=060+2?012=084 一个车轮荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： ...m>1.4m a a l 10=+2=044+142=186(两后轮轴距) 两后轮的有效分布宽度发生重叠，应一起计算其有效分布宽度。铰缝处纵向2个车轮对于悬臂板根部的有效分布宽度为： ....m a a d l 10=++2=044+14+142=326 作用于每米宽板条上的弯矩为： () ()A p b P M l a μ10=-1+-24 ..(.).140084=-13??10-2?3264 .kN m =-2205? 作用于每米宽板条上的剪力为： () ..kN .Ap P Q a μ140=1+=13?=279122?326 c. 行车道板的设计内力 ...(.).(.).kN m ......=45.88kN A Ag Ap A Ag Ap M M M Q Q Q =12?+14?=12?-284+14?-2205=-3428?=12?+14?=12?567+14?2791 2) 如图23所示为一座桥面板为铰接的T 形截面简支梁桥，桥面铺装厚度为0.1m ，净跨径为1.4m ，试计算 桥面板根部在车辆荷载作用下的活载弯矩和剪力。（车辆前后轮着地宽度和长度分别为：m b 6.01=和 m a 2.01=；车辆荷载的轴重kN P 140=） 1.4 0.1 板间铰接 图23 解：（1）荷载 关于新规范横向分布系数以及偏载系数的计算 关于横向分布调整系数： 一、进行桥梁的纵向计算时： a) 汽车荷载 ○1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构 其分布调整系数就是其所承受的汽车总列数，考虑纵横向折减、偏载后的修正值。例如，对于一个跨度为230米的桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4 x 0.67（四车道的横向折减系数） x 1.15（经计算而得的偏载系数）x0.97（大跨径的纵向折减系数） = 2.990。汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。 ○2多片梁取一片梁计算时 按桥工书中的几种算法计算即可，也可用程序自带的横向分布计算工具来算。计算时中梁边梁分别建模计算，中梁取横向分布系数最大的那片中梁来建模计算。 b) 人群荷载 ○1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构 人群集度，人行道宽度，公路荷载填所建模型的人行道总宽度，横向分布系数填1 即可。因为在桥博中人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。城市荷载填所建模型的单侧人行道宽度，若为双侧人行道且宽度相等，横向分布系数填2，因为城市荷载的人群集度要根据人行道宽度计算。 ○2多片梁取一片梁计算时 人群集度按实际的填写，横向分布调整系数按求得的横向分布系数填写，一般算横向分布时，人行道宽度已经考虑了，所以人行道宽度填1。 c) 满人荷载 ○1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构 满人宽度填所建模型扣除所有护栏的宽度，横向分布调整系数填1。与人群荷载不同，城市荷载不对满人的人群集度折减。 ○2多片梁取一片梁计算时 满人宽度填1，横向分布调整系数填求得的。 注： 1、由于最终效应： 人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。 满人效应= 人群集度x满人总宽度x满人横向分布调整系数。 所以，关于两项的一些参数，也并非一定按上述要求填写，只要保证几项参数乘积不变，也可按其他方式填写。 2 、新规范对满人、特载、特列没作要求。所以程序对满人工况没做任何设计验算的处理，用户若需要对满人荷载进行验算的话，可以自定义组合。 六、计算题 1、某公路桥梁由多跨简支梁组成，总体布置如图6-1所示，每孔标准跨径25m ，计算跨径24m ，桥梁总宽10m ，行车道宽8m ，每孔上部结构采用后张法预应力混凝土箱梁，每个桥墩上设四个支座，支座横桥向中心距为4m 。桥墩支承在岩基上，由混凝土独柱墩身和带悬臂 的盖梁组成，桥梁设计荷载等级为公路-I 级，混凝土的重力密度为25kN/m 2 。 问：（1）该桥按规模分为哪一类？ （2）该桥的设计安全等级为几级？ （3）在计算汽车设计车道荷载时，设计车道数取几？ （4）桥梁的车道横向折减系数为多少？ （5）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载标准值如何取用？ 图6-1（图中尺寸单位：m ） 【解】（1）根据《桥规》第1.0.11条表1.0.11可知：该桥按规模分类属大桥； （2）根据《桥规》第1.0.9条表1.0.9可知：该桥的设计安全等级为二级； （3）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-3可知：设计车道数取2； （4）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-4可知：车道横向折减系数为1.0； （5）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值均为kN/m 5.10=k q ；集中荷载标准值，当桥梁计算跨径小于或者等于5m 时，kN 180=k P ；当桥梁计算跨径等 于或大于50m 时，kN 360=k P ；当桥梁计算跨径在5m ～50m 之间时，k P 值采用直线内插求得。计算剪力时，集中荷载标准值k P 乘以1.2的系数。本题中，计算跨径024m l =。 所以：计算主梁弯矩时的集中荷载标准值：180180(245)/(505)256kN k P =+?--=； 计算主梁剪力时的集中荷载标准值：256 1.2=307.2kN k P =?。 2、某预应力钢筋混凝土箱形截面简支梁桥，计算跨径40m ，设计荷载等级为公路-I 级，桥梁采用上、下行双幅分离式横断面形式，单幅行车道宽16m ，两侧防撞栏杆各0.6m ，单幅桥全宽17.2m 。 问：（1）计算汽车设计车道荷载时，采用几个设计车道数？ （2）桥梁的车道横向折减系数为多少？ （3）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载标准值各为多少？ 【解】（1）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-3可知：设计车道数取4； （2）根据《桥规》第4.3.1条表4.3.1-4可知：车道横向折减系数为0.67； （3）在计算主梁的剪力和弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值均取为kN/m 5.10=k q ；集中荷载标准值：当计算主梁弯矩时：180180(405)/(505)320kN k P =+?--=； 当计算主梁剪力时：320 1.2=384kN k P =?。 3、某预应力钢筋混凝土箱形截面简支梁桥，计算跨径40m 。若该主梁跨中横断面面积 2m 6.9=F 、主梁采用C50混凝土，混凝土的弹性模量MPa 1045.34?=c E ，跨中截面的截面 惯性矩4m 75.7=c I 、材料重力密度3 kN/m 0.26=γ，试计算汽车荷载冲击系数μ为多少？ 【解】已知：m 40=l ，2 m 6.9=F ，MPa 1045.34?=c E ，3kN/m 0.26=γ，4m 75.7=c I 结构跨中处延米结构重力： 3 26109.6249600N/m G F γ==??= 结构跨中处的单位长度质量：22 /249600/9.8125443Ns /m c m G g === 简支梁桥基频： 3.18Hz f = == 冲击系数：189.00157.01826.3ln 1767.00157.0ln 1767.0=-=-=f μ。 4、图6-2所示为一座桥面板铰接的T 形截面简支梁桥，桥面铺装厚度为0.12m ，桥面板净跨径为 1.42m ，车辆两后轮轴距为 1.4m ，车辆后轮着地宽度和长度分别为：20.6m b =和 20.2m a =；车辆荷载的轴重kN 140=P ，冲击系数3.11=+μ，计算桥面板根部在车辆荷 一、按变压器的效率最高时的负荷率βM来计算变压器容量 当建筑物的计算负荷确定后，配电变压器的总装机容量为： S=Pjs/βb×cosφ2(KVA) (1) 式中Pjs ——建筑物的有功计算负荷KW; cosφ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9; βb——变压器的负荷率。 因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率βb。 我们知道，当变压器的负荷率为： βb=βM=Po/PKH (2) 时效率最高 式中Po——变压器的空载损耗; PKH ——变压器的短路损耗。 然而高层建筑中设备用房多设于地下层，为满足消防的要求，配电变压器一般选 用干式或环氧树脂浇注变压器，表一为国产SGL型电力变压器最佳负荷率。 表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm 容量(千伏安) 500 630 800 1000 1250 1600 空载损耗(瓦) 1850 2100 2400 2800 3350 3950 负载损耗(瓦) 4850 5650 7500 9200 11000 13300 损失比α2：2.62 2.69 3.13 3.20 3.28 3.37 最佳负荷率βm% 61.8 61.0 56.6 55.2 55.2 54.5 技术文章选择变压器容量的简便方法: 我们在平时选用配电变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中,我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。高频变压器 变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。 公路桥梁冲击系数随机变量的概率分布及冲击系数谱 李玉良 摘要为适应近似概率设计法的应用，公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。从现场实测入手，采集桥上汽车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本，采用概率与数理统计的方法研究公路桥梁冲击系数的统计规律，得到公路桥梁冲击系数的概率分布及置信度为0．05的冲击系数谱。对冲击系数谱的适应范围及其与国内、外冲击系数的研究成果进行比较和讨论。关键词公路桥梁冲击系数随机变量概率分布冲击系数谱 l 前言 在移动的汽车荷载作用下，桥梁在空间的竖向、纵向和横向三个方向产生振动、冲击等动力效应。通常把竖向动力效应称为汽车荷载对桥粱结构的冲击力。桥梁结构的总竖向汽车荷载效应(SZ)等于竖向汽车荷载静力效应(SJ)与其动力效应之和。在国内、外的各种桥梁设计规范中，均采用把汽车荷载竖向静力效应乘以一个增大系数(1+μ)作为计入汽车荷载竖向动力效应的总竖向荷载效应。即： SZ＝(1+μ)×SJ (1) 根据式(1)，将冲击系数定义为：考虑移动的汽车荷载对桥梁结构产生竖向动力效应的增大系数。现今世界各国公路桥梁设计规范中有关冲击系数的规定，大都是在定值设计法概念下制定的。不管是理论计算还是现场实测，都基于移动的汽车荷载与桥梁结构产生“共振”求得，这样得到的冲击系数(1+μ)是极大值。它的不足之处是不能反映该数值在桥上出现的概率。调查得知，这样的极大值在桥上实际发生的机会是极为稀少的。 为适应近似概率设计法的应用，公路桥梁冲击系数研究必然引进概率概念。影响公路桥梁冲击系数的因素，归纳起来大致可分为三类： (1)汽车荷载本身的几何与动力特性； (2)桥梁结构的几何与动力特性； (3)激振及冲击的条件。 公路桥梁上通过的汽车荷载流是一个非列车化的问隙性连续流。它的流量大小、车辆间距、轴重大小、行驶速度、车辆的横向位置、车辆的动力特性都具有明显的不确定性，是无法预知的。这表明汽车荷载流本身具有明显的随机性。 桥梁结构的几何尺寸、材料的容重、弹性模量等也都是随机的。 汽车荷载流通过桥梁时的初始条件(如：路桥连接缝的结构状态、引道路面平整度等)和桥面的平整度等因素，也具有不确定性。这些都是移动的汽车激振和对桥梁结构产生振动、冲击等最重要的随机因素。由此我们可认识到，公路桥梁冲击系数是反映诸多影响因素随机组合产生振动、冲击等效应的一个综合性系数，具有明显的随机性。 另外，公路桥梁冲击系数与时间没有明显的关系。它的取值，充满了某一实数区间，不能用一个有限或无限数列表示。因此，本文把公路桥梁冲击系数用连续随机变量概率模型进行研究。 2 公路桥梁冲击系数的概率分布及统计参数 由于随机模拟汽车流、桥梁激振及冲击条件等非常困难，从公路桥梁随机振动与随机冲击等问题的理论研究人手，来解决公路桥梁冲击系数问题，条件尚不成熟。为此，我们的研究从现场实测入手，采集桥上汽 wk_ad_begin({pid : 21});wk_ad_after(21, function(){$('.ad-hidden').hide();}, function(){$('.ad-hidden').show();}); 车荷载流对桥梁结构产生的冲击系数随机样本，用概率与数理统计的方法来研究公路桥梁冲击系数的统计规律。 用新规范计算预应力混凝土连续梁 谢宝来 【摘要】本文为用新规范进行桥梁结构设计的一个算例，其重点讨论了预应力混凝土构件纵向受力性能的计算方法和计算过程，以及对新规范的一些理解，其中包括汽车冲击系数、上下缘正负温差、翼缘有效宽度、极限承载能力(塑性)和应力(弹性)计算等，同时也说明了一些构造方面的要求。 【关键词】规范预应力混凝土冲击系数有效宽度 一、设计概况 该桥为京津高速公路跨越永定新河的一座特大桥，单幅桥宽16.5米，特大桥是因为长度超过了1000米，以永定新河的交角为45度，跨越河流时采用三联3x55米，用PZ造桥机施工的预应力混凝土连续箱梁，此处平曲线半径为5000米，当然小半径也可以采用此施工工艺。第一阶段施工为简支单悬臂，施工长度为55米简支加11米(悬臂为跨径的五分之一，此处弯矩最小，为施工缝的最加位置)悬臂，平移模板，第二阶段施工长度为44米加11米悬臂，最后施工剩下的44米。主要预应力钢束均为单向张拉，最大单向张拉长度为66米。按预应力砼A 类构件设计。 二、设计参数 (一)桥宽：16.5m(1+0.75+3x3.75+3+0.5)； (二)跨径：3x55m； (三)梁高：3.0m； (四)荷载标准：公路－I级；计算车道数：3；横向折减系数：0.78； (五)二期荷载：100mm厚沥青混凝土；80mmC40防水混凝土；两侧栏杆20kN/m。 (六)采用的主要规范: 《公路桥涵设计通用规范》（JTG-D60-2004）； 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG-D62-2004）； (七)选用材料： ①混凝土C50：f cd =22.4MPa,f td =1.83MPa,E c =3.45x104MPa； 二.计算条件 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限。只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件。因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流。能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 三.简化计算法 即使设定了一些假设条件,要正确计算短路电流还是十分困难,对于一般用户也没有必要。一些设计手册提供了简化计算的图表.省去了计算的麻烦.用起来比较方便.但要是手边一时没有设计手册怎么办下面介绍一种“口诀式”的计算方法,只要记牢7句口诀,就可掌握短路电流计算方法。 在介绍简化计算法之前必须先了解一些基本概念。 1.主要参数 Sd三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量 Id三相短路电流周期分量有效值(KA)简称短路电流校核开关分断电流和热稳定 IC三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定 ic三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x电抗(W) 其中系统短路容量Sd和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(Sjz)和基准电压(Ujz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算). (1)基准 基准容量 Sjz =100 MVA 基准电压 UJZ规定为8级. 230, 115, 37, , , ,, KV 一、轮压的计算： 参考同类型规格相近的起重机，估计小车总重为8.5吨，近似认为由四个车轮平均承受。吊钩位于小车轨道的纵向对称轴线上，根据小车架布置图偏离主、从动轮之间的中心线为115毫米。 根据起重小车架的平衡方程式，可分别求出主动轮和从动轮的轮压： 主动轮： 22601130124521?+?=G Q P 式中：P 1——主动轮轮压； K τ——小车轮距，K τ=2260毫米。 公斤92172260 21130 8500124525750max 1=??+?= P （满载） 公斤2331min 1=P （空载） 同理，可得从动轮轮压： 公斤79072260 211308500101525750max 2=??+?=P （满载） 公斤2293min 2=P （空载） 二、电动机的选择： 1.运行阻力的计算： （1）小车满载运行时的最大摩擦阻力： ( )K D G P d K G Q 附 轮 架 摩满*+++=μ2 式中 （Q+G ）——额定起重量加吊钩重量，（Q+G ）=25750公斤； G 架 ——小车自重，G 架=8500公斤； K ——滚动摩擦力臂，K=0.05厘米； μ——轴承摩擦系数，μ=0.015； K 附 ——附加摩擦阻力系数，K 附=1.5； D 轮 ——车轮直径，D 轮=40厘米； d ——轴承内径，d=10厘米； ()公斤摩满 3215.140 10 015.005.028********=??+??+=P （2）小车满载运行时的最大坡度阻力： () K G P G Q 坡架摩满 *++= 式中 K 坡 ——坡度阻力系数，K 坡=0.002 ()公斤摩满 5.68002.08500 25750=?+=P （3）小车满载运行时的最大静阻力： 公斤坡满摩满静满 5.3895.68321=+=+=P P P 2.选择电动机，确定减速器： (1)满载运行时电动机的静功率： （千瓦）小车静满静m 6120**= * ηP N V 式中 P 静满 ——小车满载运行时的静阻力，P 静满=389.5公斤； V 小车 ——小车运行时速度，V 小车=32min m ； η——小车运行机构传动效率，η=0.9； m ——电动机个数，m=1. 千瓦静26.219.06120325.389=???=N （2）选择电动机： N K N 静电*= 式中 K 电 ——电动机启动时为克服惯性的功率增大系数，取K 电=1.2； 千瓦7.226.22.1=?=N 选择SBA112B 型电动机。 （3）确定减速器： 减速器的传动比： V n n D n i 小车 轮 **= = π 式中 V 小车 ——小车运行速度，V 小车=32米/分； 冲击系数说明书 1、冲击系数原理 桥梁动载实验中，动力荷载作用与桥梁结构上产生的动挠度或动应变，一般较同样的静荷载所产生的相应的静挠度（静应变）要大。以动挠度为例，动挠度与相应的静挠度的比值称为活荷载的冲击系数（1+μ）。由于挠度反映了桥梁结构的整体变形，是衡量结构刚度的主要指标，因此活载冲击系数综合反映了动力荷载对桥梁结构的动力作用。活载冲击系数与桥梁结构的结构形式、车辆行驶速度、桥梁的平整度等因素有关。为了测定桥梁结构的冲击系数，应使车辆以不同的速度驶过桥梁，逐次记录跨中截面的挠度时程曲线，按照冲击系数的定义有： mean Y Y max 1=+μ 式中：max Y ----动载作用下该测点最大动挠度值； mean Y ----相应的静载荷作用下该测点最大挠度值，简称最大静挠度值，其值可由动挠度曲线求得： )(2 1min max Y Y Y mean += 其中min Y 为与mean Y 相应的最小挠度值。如图1所示。 图1 移动荷载作用下桥梁动挠度曲线 同理，在动载实验中测试动应变时，产生的冲击系数（1+μ）的计算公式如下： mean S S max 1=+μ 式中：max S ----动载作用下该测点最大动应变值； mean S ----相应的静载荷作用下该测点最大应变值，其值可由动应变曲线求得： )(2 1min max S S S mean += 其中min S 为与mean S 相应的最小应变值。 另外，在测试动应变时程曲线时，由于应变片的贴法的正负极性不同，用户实测的动应变曲线的主峰很可能往下（为负值），在这种情况下，冲击系数的计算公式不变，但是max S 、mean S 、min S 都将有所改变，具体如下： max S ----动载作用下该测点最大动应变的绝对值； mean S ----相应的静载荷作用下该测点最大应变的绝对值； min S ----与mean S 相应的最小应变的绝对值。 公路桥梁的冲击系数及其研究现状 ［摘要]本文扼要综述了目前世界各国对公路桥梁冲击系数的理论与实验研究情况，介绍了国外几个国家现在所采用公路架桥和曲桥的冲击系数、并对国外公路桥梁动为荷载的理论分析方法及最新成果作了综合报导。 关键词公路桥梁冲击系数分析理论 一．概述 公路桥梁车辆引起的振动问题一直是工程界一个十分感兴趣的课题。它的研究自1849年WilliS开始，理论成果日益丰富。20世纪50年代BiggS假设车辆为弹簧支承的单质量刚体分析了桥梁车辆振动问题，并得到实验验证。60年代我国李国豪教授研究了拱桥的车辆振动问题。随着计算机及有限元法的出现，Veletsos 和黄提出了分析桥梁车辆振动的数值方法。80年代，我国项海帆教授指导他的博士生，对我国公路桥梁的冲击系数做了很有价值的研究。90年代Wang和黄东洲将车辆和桥梁模拟为空间结构，路面竖向的不平顺假设为一平稳各态历经的随机过程，研究了多梁式桥、斜拉桥、刚架桥、曲线桥、斜桥及箱梁桥的车辆振动问题，得到了不少重要结论。此外，我国不少学者在这一领域做了很多研究工作，限于篇幅，这里就不-一列举。 在大量理论研究的同时，世界各国对桥梁车辆做了大量的实测研究，1958年美国AASHTO对18座跨径为15m的公路桥梁进行了测试，结果最大位移冲击系数为 0.63，但只有5％超过0、4，最大应力冲击系数为0.41，但只有5％超过0.29。 1956～1957年加拿大在Ontario实恻 352座公路桥梁的动力放系数．最大力为0.75，但大多数不超过 0.3，已发现较大的冲击系数发生在基频为2-sHz的桥梁。1969～1971年加拿大在Ontario进行了第二次桥梁车辆振动的实测研究，实测结果最大冲击系数在 0.3～0.85之间，Page和 Leonard（1976）报告了英国交通与道路研究室对 30座公路桥梁的实测结果，冲击系数在0.1～0.75之间，他们还报导，如路面上设置一平滑的板块，冲击系数可达2.0。70年代新西兰对 14座桥梁试验结果表明冲击系数在0.1～0.7之间， 1981和 1983年澳大利亚道路委员会（ARRB）对一些短桥进行了正常运行状态下的动力测试。冲击系数的变化在 0.08到 1.32之间。他们发现轻车会引起更高的冲击系数。1980年加拿大进行了第三次大规模桥梁车辆动力测试。共有27座桥梁，桥型包括钢桥、混凝土桥及木桥，跨径在5～122m之间，桥面。引道及伸缩缝都处于好的状态。结果表明冲击系数一般在 0.45内，少量超过 0.5。瑞士 50年代到80年代对226座桥梁进行了动力测试，其中大部分是预应力混凝土 一、单项选择题(只有一个选项正确，共20道小题) 1. 桥梁按体系划分可分为________。 (A) 梁桥、拱桥、悬索桥、组合体系桥 (B) 简支梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥和连续刚构桥； (C) 木桥、钢桥、圬工桥、钢筋砼桥和预应力砼桥； (D) 公路桥、铁路桥、人行桥和农用桥。 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：A 解答参考： 2. 桥梁的建筑高度是指_______ 。 (A) 桥面与桥跨结构最低边缘的高差； (B) 桥面与墩底之间的高差； (C) 桥面与地面线之间的高差； (D) 桥面与基础底面之间的高差。 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：A 解答参考： 3. 公路桥梁总长是指_______ 。 (A) 桥梁两桥台台背前缘间的距离； (B) 桥梁结构两支点间的距离； (C) 桥梁两个桥台侧墙尾端间的距离； (D) 各孔净跨径的总和。 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：C 解答参考： 4. 梁桥的计算跨径是指。 (A) 两桥台台背前缘之间的距离 (B) 相邻两支座之间的距离 (C) 两桥墩中线之间的距离 (D) 各跨径中最大的跨径 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：B 解答参考： 5. 下列桥梁中不属于组合体系桥梁的________。 (A) 斜拉桥 (B) 刚构桥 (C) 结合梁桥 (D) 梁拱组合桥 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：C 解答参考： 6. 以公路40m简支梁桥为例，①标准跨径、②计算跨径、③梁长这三个数据间数值对比关系正确的是。 (A) ①>②>③ (B) ①>③>② (C) ③>①>② (D) ③>②>① 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：B 解答参考： 7. 以铁路48m简支梁桥为例，①标准跨径、②计算跨径、③梁长这三个数据间数值对比关系正确的是。 (A) ①＝②>③ (B) ①＝③>② (C) ①＝②<③ (D) ①＝③<② 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：C 解答参考： 8. 1.桥梁设计中除了需要的相关力学、数学等基础知识外，设计必须依据的资料是：。 (A) 设计技术手册 (B) 设计技术规范 (C) 施工技术规范 (D) 建设单位要求 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：B 解答参考： 9. 我国桥梁设计程序可分为前期工作及设计阶段，设计阶段按“三阶段设计”进行，即___ ___ (A) 上部结构设计、下部结构设计及基础设计 (B) 初步设计、立面设计与和截面设计 (C) 桥型设计、截面设计和施工设计 (D) 初步设计、技术设计与施工设计 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：D 解答参考： 10. 下列哪一个选项不属于桥梁总体规划设计的基本内容＿＿＿＿ (A) 桥位选定 (B) 桥梁总跨径的确定 (C) 桥型选定 (D) 桥梁荷载统计 你选择的答案：未选择 [错误] 正确答案：C 解答参考： 11. 常规桥梁在进行孔跨布置工作中不需要重点考虑的因素为__ __ 。 (A) 通航或泄洪要求 (B) 桥址处地质条件 论低压配电系统设计短路冲击系数的取值问题 在低压配电系统的设计计算中，要进行电气设备安装点三相短路电流、短路冲击电流的计算，用予校验所选设备是否满足动、热稳定条件。在计算短路冲击电流时，常用冲击电流系数法，即用冲击系数乘以三相短路电流计算短路冲击电流。目前，开关设备生产厂家已充分考虑了我国低压配电网络的实际情况，现有的低压开关设备在动、热稳定条件等方面都有足够的安全裕量；但是在成套低压开关设备的主母排，动稳定条件随成套设备的型号不同有较大的差异，因选取不同的冲击系数出现不同的电动力效应计算结果，从而影响了动稳定条件校验的结论。笔者查阅了相关的技术资料，发现在设计计算中有两个相差较大的冲击系数，一个是选用在高压电网短路计算常用的冲击系数，取值为k im=1.8，短路冲击电流峰值为 ;另一个是在工厂配电设计中使用的冲击系数K im=1.3，冲击电流瞬时值为。可见，选取不同的冲击系数的计算结果相差了1.386倍。根据母排动稳定条件校验计算公式，电动应力与短路冲击电流峰值的平方成正比，那么，用上述两个不同冲击系数计算得的电动应力相差了1.3862=1.92倍。对同一安装地点的同型设备，采用不同冲击系数进行动稳定校验就有可能得出相反的结论，影响了工程设计的正确性。二、冲击系数与电路参数的关系在低压配电网中发生三相短路，可将电源等效为无限大容量电源，短路全电流由幅值恒定的周期分量电流和按e指数规律衰减的非周期分量电流(直流分量)叠加而成。当电路在短路前处于空载状态，而短路恰好发生在短路电流周期分量取幅值的时刻，对50Hz工频电路，最大短路电流峰值、即短路冲击电流在短路后约0.01s时出现，冲击电流i im算式为： 式中：冲击系数K im= 〔[1+e-0.01/T]〕；T是时间常数，与短路回路的电路参数T=XΣ/ωRΣ有关，其中XΣ是电源至短路点的总电抗，ω是角频率，RΣ是电源至短路点的总电阻；I K(3)是三相短路周期分量电流有效值。从上述算式可知，冲击系数的大小取决于电路的时间常数，即电路参数。在10kV 及以上高压电网中，电阻仅占总阻抗的6～7%，因此，时间常数T仅约为0.045s，所以有K im=1.8。但在低压电网中，电阻所占的比例较大，沿用高压电网中短路计算使用的冲击系数，计算结果偏于保守。若选取工厂配电设计中使用的冲击系数K im=1.3，当计及主高压回路时，得到的结论则可能造成安全裕度不足。下面以示例说明冲击系数选取范围：设110kV 变电站10kV母线三相短路电流为16kA，变电站出线电缆型号是YJV22—240、长度为0.2km，到用户的架空线路是LGJ—240、长度为1km，用户配电变压器型号是S9—500kVA、变比 短路电流计算的一些基本概念 发送到手机 | 收藏 全屏阅读模式字体：小 | 大 1.主要参数 S d：三相短路容量 (MVA)简称短路容量校核开关分断容量。 I d：三相短路电流周期分量有效值（kA）简称短路电流校核开关分断电流和热稳定。 I c：三相短路第一周期全电流有效值(KA) 简称冲击电流有效值校核动稳定。 i c：三相短路第一周期全电流峰值(KA) 简称冲击电流峰值校核动稳定 x：电抗(Ω) 其中系统短路容量S d和计算点电抗x 是关键. 2.标么值 计算时选定一个基准容量(S jz)和基准电压(U jz).将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值(相对于基准量的比值),称为标么值。 (1)基准 基准容量S jz =100 MVA 基准电压 U jz规定为8级：230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.4, 0.23 kV 有了以上两项,各级电压的基准电流即可计算出。 例: U jz＝37、10.5、6.3、0.4(KV) 因为S=1.73*U*I 所以 I jz＝1.56、5.5、9.16、144(KA) (2)标么值计算 容量标么值S* =S/S jz. 例如:当10kV母线上短路容量为200 MVA时,其标么值容量 S* = 200/100=2. 电压标么值U*= U/U jz; 电流标么值I* =I/I jz 3.无限大容量系统三相短路电流计算公式 短路电流标么值: I*d = 1/x* (总电抗标么值的倒数). 短路电流有效值: I d= I jz I*d=I jz/ x*(KA) 冲击电流有效值: I c = I *d√〔1+2 （K c-1）2〕(KA)其中K c冲击系数,取1.8 所以 I c =1.52I d 冲击电流峰值: i c=1.414×I*d K c=2.55 I d (KA) 当1000kVA及以下变压器二次侧短路时,冲击系数K c ,取1.3 这时:冲击电流有效值I c =1.09*I d(KA) 冲击电流峰值: i c =1.84 I d(KA) 1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多. 具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗. 2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻. 3. 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流. 基准容量100MVA。当系统容量为100MVA时，系统的电抗为X*S=100/100＝1 当系统容量为200MVA时，系统的电抗为X*S=100/200＝0.5 当系统容量为无穷大时，系统的电抗为X*S=100/∞＝0 系统容量单位：MVA 系统容量应由当地供电部门提供。当不能得到时，可将供电电源出线开关的开断容量作为系统容量。如已知供电部门出线开关为W-VAC 12KV 2000A 额定分断电流为40KA。则可认为系统容量S=1.73*40*10000V=692MVA, 系统的电抗为X*S=100/692＝0.144。 查看次数: | 评论:0 | 收藏:0 | 2007-03-25 10:00网站发表 评论(0) 抗弯惯距和抗扭惯距的计算 2009-10-20 09:54 计算过上部的人都知道，在计算横向力分布系数和冲击系数的时候都需要计算截面的抗弯惯距和抗扭惯距，下面就介绍几种方法来计算抗弯惯距和抗扭惯距（本教程拿30米简支转连续箱梁截面做样例）： 一、在AUTOCAD中有一个命令massprop可以计算截面的面积、周长、质心、惯性矩 操作简介：1、首先在CAD中画出如下图的图形；2、用region命令将图形转化成内外两个区域；3、用subtract命令求内外区域的差集；4、用move命令将图形移动至（0，0，0），用scale命令将图形单位调整为米；5、用massprop命令计算截面性质（可惜这个命令不能计算抗扭惯距） Command: mas MASSPROP Select objects: 1 found Select objects: ---------------- REGIONS ---------------- Area（面积）: 1.2739 Perimeter（周长）: 13.7034 Bounding box（边缘）: X: -1.7000 -- 1.7000 Y: 0.0000 -- 1.6000 Centroid（质心）: X: 0.0000 Y: 1.0458 Moments of inertia: X: 1.7883 Y: 0.7922 Product of inertia: XY: 0.0000 Radii of gyration: X: 1.1848 Y: 0.7886 Principal moments and X-Y directions about centroid: I: 0.3950 along [1.0000 0.0000]这就是惯距 J: 0.7922 along [0.0000 1.0000] 第二种方法：采用桥博计算截面惯距 操作简介：本人使用的是桥博3.03，大家可以新建一个项目组，在新建项目上右键选择截面设计，选择C:\Program Files\TongHao\DoctorBridge30\EXAMPLES\Tool\DbDebug2.sds,当前任务类型选择截面几何特征，在截面描述中清除当前截面（包括附加截面还有主截面里面的钢筋），选择“斜腹板单箱单室”（大家在可根据自己计算的截面选择相应的截面，如果桥博内置的截面没有的话，可以选用从CAD中导入，ＣＡＤ导入将在后面的教程中介绍）输入截面相应的数据（附图） 输出结果附后 <<桥梁博士>>---截面设计系统输出 文档文件: C:\Program连续梁桥汽车冲击系数试验及数值研究
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