基于桥梁新旧设计规范变化的汽车荷载效应分析

重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的分析2019-06-12摘要：超载运输车辆数量过多，致使公路桥梁出现⼤⾯积较为严重的损坏，甚⾄造成很多的交通事故，威胁着⼈们的⽣命安全，并给国家和社会带来很⼤的经济损失。

车辆荷载作为桥梁设计的重要依据和技术指标之⼀，对桥梁的承载能⼒、造价费⽤有着⾄关重要的影响。

本⽂阐述了公路桥梁设计荷载标准的发展历程，分析了新规范新标准，简述了我国重载交通的现状，简单介绍了⼏种公路桥梁设计荷载的基本研究理论，包括交通流理论、结构设计分项系数基本理论、车辆离⼼⼒基本研究理论并对重载交通公路桥梁设计提出了建议。

关键词：重载交通；路桥设计；车辆荷载；载荷标准中图分类号：U445 ⽂献标识码：A随着我国社会的现代化、经济的快速增长，对交通的需求越来越⾼。

汽车⼯业、运输⾏业的蓬勃发展，交通流量的不断增多，重型汽车的⼤量涌现，车速的明显提⾼，使得公路桥梁的安全性问题越来越受到重视。

越来越明显的结构疲劳问题、桥梁剩余服役期内的承载能⼒评估问题、车桥耦合制动问题需要我们去探讨、分析、研究和解决。

1我国重载交通现状公路桥梁损坏的原因很多，超载问题是其中⼀个重要的因素。

超载的原因有很多，⽐如旧桥超龄超载运营，⽐如桥梁车流量超过原设计，⽐如车辆违规超载等等。

⽆论是车辆超载还是公路桥梁荷载超载都严重威胁着交通安全，给国家、社会、⼈民带来重⼤损失，因此分析重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的问题具有很重要的意义。

为了⽅便及利益最⼤化，我国多数货车都存在着超载现象，对桥梁道路进⾏掠夺性使⽤，致使交通事故和公路桥梁损坏越来越多。

重载交通中，特⼤货车、⼤货车、牵引车等重型货车在交通流中所占的⽐例较⼤，尤其是能源化⼯地区。

重载车辆⽆论单轴承重还是总重量都远远超出设计荷载。

⼆轴车⾄六轴车的额定标准分别为20t、30t、40t、50t、55t，⽽实际重量分别已达40t、80t、100t、130t、140t甚⾄以上。

重载交通公路桥梁设计中关于车辆载荷的分析公路桥梁设计的最主要依据和技术指标是车辆载荷，车辆载荷的大小直接关系到公路桥梁的实际承载能力和经济价值。

本文主要围绕重载交通公路桥梁设计前对车辆荷载的调研、重载交通公路桥梁设计时对车辆荷载的分析以及重载车辆荷载的改进分析进行论述，以期为相关研究人员提供参考。

标签：公路桥梁；车辆载荷；设计伴随着我国经济和交通事业的快速发展，汽车承载的重量逐步增加，使得公路桥梁的承载能力也在不断提升，尤其是承担晋煤外运任务的重载交通公路，由于车辆载荷量非常大和超载现象较为严重，使得公路桥梁经常出现损坏情况。

为了能够有效解决这些问题，必须加强公路桥梁的科学设计。

1 重载交通公路桥梁设计前对车辆荷载的调研在进行重载交通公路桥梁设计之前，应该根据相似模拟原则对所选取的公路段进行调查和研究，以此对重载交通公路桥梁车辆荷载的纵向排列情况进行分析和明确。

调查过程中必须得到的三个数据分别是：（1）对车辆的类型及其分布情况进行调研，从中确定各种类型分布的比例情况；（2）对不同类型车辆的轴重和轴距进行调查和统计；（3）对公路桥梁车辆荷载的汽车纵向间距进行调查和统计。

在纵向间距方面，主要统计载重汽车和普通汽车之间的纵向间距、普通汽车与普通汽车之间的纵向间距。

对于车辆类型分布的比例情况和车辆的轴重和轴距的调查可采用观察方法进行，对于公路桥梁车辆荷载汽车的纵向间距可以采用摄影法和人工观测法。

如果在对汽车纵向间距进行统计过程中，出现汽车数量过多，无法进行逐个调查，则应该采用采集的方法，对其中不合理的数据进行剔除，然后将其中载重汽车与普通汽车之间的纵向间距、普通汽车与普通汽车之间的纵向间距组成集合。

2 重载交通公路桥梁设计时对车辆荷载的分析车辆荷载作为公路桥梁设计中的重要技术指标，在重载交通公路桥梁设计过程中必须包含对车辆轴距、车间距、车重和轴重等各方面数据进行分析，因为这些数据对公路桥梁结构都会产生一定的荷载效应，对于车辆荷载对重载交通公路桥梁产生的荷载效应的计算，主要是通过对重载交通公路桥梁中的实际交通调查数据进行分析和计算，从计算数据中得到代表性的汽车荷载类型和车队纵向排列，这样便很容易计算出重载交通公路中车辆荷载产生的荷载效应。

新旧规范中的汽车荷载比较Prepared on 24 November 2020新旧规范中的汽车荷载比较前言：我国公路桥梁结构设计采用的汽车荷载标准长期以来采用汽车车队的形式，计算荷载和验算荷载相结合的模式。

原规范将汽车荷载划分为汽车—超20级、汽车—20级、汽车—15级、汽车—10级共四个等级，并且每个等级规定了验算荷载——挂车和履带车荷载；而新规范只将汽车荷载分为公路—I级和公路—II 级两个等级，取消了原规范规定的汽车—15级和汽车—10级汽车荷载，并且不考虑验算荷载。

公路—I级相当于原规范的汽车—超20，公路—II级相当于原规范的汽车—20级。

两者对简支梁的内力有什么区别，我们接下来就来分析这个问题。

正文：新旧规范汽车荷载对简支梁产生的内力主要体现在两个方面：1.汽车荷载的计算图式不同。

原规范汽车荷载的计算图式是以一辆加重车和具有规定间距的若干辆标准车组成的车队表示的。

新规范采用车道荷载即由均布荷载和集中荷载组成的图式。

2.冲击系数不同。

旧规范近似地认为冲击力与计算跨径成反比，并与桥梁的结构形式有关。

而新规范采用了结构基频来计算桥梁结构的冲击系数。

一．跨径20米的简支梁的内力分析。

下面以混凝土简支梁为研究对象，分析新旧规范标准汽车荷载效应的差别。

该桥标准跨径20m，主梁全长，计算跨径，桥面净空为净—7m+2×。

主梁结构尺寸如下图示。

设计荷载分别采用《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）采用的公路—I 级、公路—II级与《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-85）采用的汽车—超20级、汽车—20级进行对比分析。

（一）.新桥规计算的荷载效应根据上节中主梁结构纵、横截面的布置，取用其的一根主梁计算其各控制截面的汽车荷载效应。

汽车荷载效应计算按《公路桥涵通用设计规范》（JTG D60-2004）条规定，简支梁结构的冲击系数由下式计算：介于和14HZ之间，冲击系数按下式计算：汽车荷载效应计算结果见下表：汽车一级荷载：汽车二级荷载：（二）．按照旧桥规计算的荷载效应汽车荷载效应计算：在汽车荷载效应计算中，直接用规范中采用的标准汽车荷载在主梁上加载，从而计算出主梁各控制截面（支点、四分点和跨中截面）的最大弯矩和剪力效应。

题：举一桥梁结构分析车辆荷载在各跨梁上的作用，并作出影响线。

在世界范围内，车辆荷载标准有两种形式：车列荷载和车道荷载。

下面分别分析两种形式荷载作用在桥梁上的情况。

因为其力学原理一样，故为了方便计算，选取单跨简支梁结构进行分析。

如图。

研究C截面的弯矩变化情况，当车辆荷载在梁上移动时。

先画Ｍc的影响线：（1）在车列荷载的作用下，截面C的最大弯矩。

汽车车列荷载分为四个等级：汽车-10级，汽车-15级，汽车-20级，汽车-超20级。

选取汽车-10级进行分析。

车列在梁上时，当重车驶于梁上时截面C的弯矩才可能最大，即最不利荷载位置，此时Fp1=50kN，Fp2=100Kn，Fp3=30kN，Fp4=70kN。

（a）（b）（c）（d）（e）先来看车队左行的情况：将Fp2置于C点，如图（b）。

则有（50+100）/8﹥30/850/8﹤（100+30）/8将Fp3置于C点，如图（d）。

则有（100+30）/8﹥70/8100/8=（30+70）/8所以Fp2是临界荷载。

S=Fp1*y1+ Fp2*y2+ Fp3*y3=50*0.25+100*0.5+30*0.188=68.14kN·m 再来看车队右行的情况：由于该结构中心对称，弯矩图也对称，所以右行的情况和左行的情况一样。

综上所述，当车列荷载才此桥梁结构上移动时，截面C的最大弯矩发生在Fp2处于C点时。

总结：对于移动荷载组作用的情况（车列作用于桥梁各跨上即属于这种情况），应先分析什么样的荷载作用位置可能使量值S取得极值，即找到临界荷载，然后再从这些位置中确定最不利位置。

(2)在车道荷载的作用下，截面C的最大弯矩。

车道荷载即一集中力加一均布荷载的汽车重力荷载形式。

车道荷载在结构上产生的内力和车列荷载在结构上产生的内力等效。

求弯矩和求剪力时分别加不同的均布荷载，且大小随等级而异。

对于连续梁，求最大负弯矩时，除在最大影响线所在跨上布置上述荷载外，在其他产生相同符号弯矩的各跨上还要布置量值相同的集中荷载；求最大正弯矩时，除在最大影响线所在跨上布置上述荷载外，在其他产生相同符号弯矩的各跨上还要布置量值相同的均布荷载。

基于WIM数据的桥梁汽车荷载及其效应分析的开题报告一、研究背景桥梁是承载道路行车及行人通行的重要基础设施，而汽车荷载是桥梁设计中的重要参数之一。

现在，随着车辆技术的不断发展，重载汽车数量增加，对桥梁安全稳定性提出了更高的要求。

因此，深入研究桥梁汽车荷载的特点以及其对桥梁结构的影响，对于桥梁设计和维护具有重要意义。

而WIM（Weigh-in-Motion）系统是一种能够自动监测交通流中车辆重量及其车速等信息的技术，已得到广泛应用。

结合WIM系统的数据，可以更加准确地分析车辆荷载及其对桥梁的影响。

二、研究内容本文将基于WIM系统的数据，从以下几个方面展开研究：1. 桥梁汽车荷载特点分析：对WIM数据中的汽车荷载特点进行分析，包括荷载大小、荷载分布等内容。

通过分析不同类型车辆的荷载特点，对桥梁荷载设计提出建议。

2. 桥梁荷载效应分析：分析桥梁荷载对桥梁结构的影响，包括桥梁挠度、应变等参数。

通过比较不同荷载条件下的桥梁性能，判断桥梁的安全稳定性。

3. 桥梁设计方法优化：结合荷载特点和荷载效应分析结果，提出桥梁设计方法的优化建议。

包括结构设计、材料选用等方面。

三、研究意义1. 为桥梁设计提供科学依据：通过深入分析桥梁汽车荷载及其对桥梁性能的影响，对桥梁设计提出科学、合理的建议。

2. 为桥梁维护提供参考：对于已经建成的桥梁，其安全性和稳定性的保障同样重要。

本研究可为桥梁维护提供参考依据，为桥梁的安全稳定性提供保障。

3. 推进汽车荷载监测技术发展：WIM系统是一种监测车辆荷载的先进技术，本文将充分利用WIM系统的数据进行研究，推进该技术的应用和发展。

新、旧《公路桥涵设计通用规范》中汽车荷载作用的比较分析刘兵;潘芳【摘要】2015年实施的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)将各等级公路的设计荷载及安全等级等进行重新修订.修订后原有部颁空心板通用图在新标准下适用度及已建的各等级公路中小跨度桥梁安全度,一直被设计者和桥梁管养部门所关心.文章以部颁的10m、13m、16m、20 m标准跨径的部分预应力混凝土空心板为研究对象,通过对比空心板跨中承载能力的变化,评价已建成的中、小跨径空心板安全度.研究表明10m、13m跨径空心板的部分中、边板通用图已不能适应新规范的变化;已建成的二、三、四级公路上的中桥及二级公路上的小桥的承载能力已无法满足新规范的要求.【期刊名称】《现代交通技术》【年(卷),期】2017(014)003【总页数】5页(P57-61)【关键词】桥梁工程;设计规范;车道荷载;承载能力【作者】刘兵;潘芳【作者单位】中设设计集团股份有限公司,江苏南京210004;江苏东交工程设计顾问有限公司,江苏南京210002【正文语种】中文【中图分类】U441+.2随着公路桥梁的大规模建设，已使用了11年的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）（以下简称《老规范》）进行了修订，新规范（JTG D60—2015）于2015-12正式实施［1-2］，《新规范》从以下几个方面对《老规范》进行了补充和修改：（1）增加了桥涵结构的设计使用年限规定，有利于提升公路桥涵耐久性，促进行业可持续发展；（2）明确了各类公路桥涵结构设计安全等级，对除特大桥外的其他公路桥涵设计安全等级的要求加以提高；（3）改进了作用组合分类及计算方法；（4）调整了公路桥梁设计汽车荷载标准。

设计使用年限是体现桥涵结构耐久性的重要指标，美国、英国、新西兰和日本等多国的桥梁设计规范对桥梁设计使用年限均有明确的规定［3］。

日本提出桥梁的设计使用年限大约为100年；英国规定桥梁的设计年限为120年；美国要求对桥梁的设计使用年限不少于75～100年；欧洲共同体在桥梁设计规范中规定桥梁的设计使用年限为100年。

新老规范设计汽车荷载效应对比
王彦伟;鲁亚斌;潘腾飞;李松辉;闫保民
【期刊名称】《上海公路》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】鉴于新老桥梁设计汽车荷载模型的不同和对桥梁限载取值的研究,系统对比了不同时期、不同荷载等级桥梁设计汽车荷载效应的差异程度.根据不同的设计汽车荷载模型,以跨径为6～30 m的简支梁桥为计算对象,分别计算汽车-10级、汽车15级、汽车-20级、汽车—超20级以及公路-Ⅰ级和公路—Ⅱ级汽车荷载作用下的跨中弯矩和支点剪力.研究结果表明:对于跨径L在6～30 m内的简支梁桥,新老规范设计汽车荷载作用下的跨中弯矩随跨径的变化趋势是相同的,然而两者支点剪力的变化趋势差异很大.计算跨径越小,新老规范设计汽车荷载作用下的内力效应差值越小,利用新规范对老规范设计的桥梁进行升级加固越有利.
【总页数】5页(P53-57)
【作者】王彦伟;鲁亚斌;潘腾飞;李松辉;闫保民
【作者单位】山东科技大学,山东青岛266590;山东科技大学,山东青岛266590;山东科技大学,山东青岛266590;山东科技大学,山东青岛266590;山东科技大学,山东青岛266590
【正文语种】中文
【相关文献】
1.从新老校园的对比到设计的反思--浙大新老校区教学组团使用现状的思考 [J], 罗卿平;陈健
2.中美公路桥梁规范设计汽车荷载对比 [J], 闫保民;李松辉
3.城市桥梁规范中汽车荷载效应对比分析 [J], 仇天天;刘亚运;王永红
4.按新老规范设计的雨水管道衔接问题探讨 [J], 王涛
5.中美公路桥梁设计规范的汽车荷载效应对比分析 [J], 李清富; 赵姝彬; 李承昌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。