道路桥梁荷载计算与设计方法
重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的分析

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。
交通流 桥梁荷载计算

交通流桥梁荷载计算交通流桥梁荷载计算随着城市交通的发展和人口的增加,城市道路桥梁的设计和建设变得越来越重要。
在设计桥梁时,交通流荷载是一个必须考虑的重要因素。
本文将探讨交通流对桥梁的荷载产生的影响,并介绍桥梁荷载计算的相关内容。
交通流荷载是指由行驶车辆对桥梁产生的静载荷和动载荷。
静载荷是指车辆停止时对桥梁产生的荷载,动载荷是指车辆行驶时对桥梁产生的荷载。
交通流荷载的计算需要考虑车辆类型、车辆速度、车辆重量以及车辆在桥梁上行驶的位置等因素。
在进行桥梁荷载计算时,首先需要确定设计交通流量。
设计交通流量是指在设计年内通过桥梁的最大车辆流量。
根据道路类型和所在位置的不同,设计交通流量有不同的计算方法。
通常,可以通过交通调查和统计数据来确定设计交通流量。
确定设计交通流量后,需要考虑不同类型车辆对桥梁的荷载影响。
不同类型的车辆对桥梁的荷载影响不同,常见的车辆类型包括轿车、客车、货车和特种车辆等。
对于不同类型的车辆,需要考虑车辆的重量、轴距、轴重和车辆行驶的速度等因素。
在进行桥梁荷载计算时,还需要考虑车辆行驶的位置对桥梁荷载的影响。
通常,桥梁的荷载是通过在桥面上布设传感器进行实测得到的。
根据实测数据,可以确定车辆在桥梁上行驶时对桥梁的荷载分布情况。
根据以上信息,可以进行桥梁荷载计算。
桥梁荷载计算的目标是确定桥梁在设计交通流量下的最大荷载。
通常,桥梁荷载计算可以采用静态方法或动态方法。
静态方法是指假设车辆静止在桥面上时对桥梁产生的荷载,动态方法是指考虑车辆行驶时对桥梁产生的荷载。
静态荷载计算通常采用荷载模型进行计算。
荷载模型是根据实测数据和经验公式建立的数学模型,可以通过计算确定桥梁的荷载。
常见的荷载模型包括AASHTO荷载模型和欧洲规范荷载模型等。
动态荷载计算通常采用有限元方法进行计算。
有限元方法是一种数值计算方法,可以模拟车辆行驶时对桥梁产生的荷载。
通过有限元分析,可以确定桥梁在不同车辆行驶速度下的荷载分布情况。
桥梁的设计荷载

根据桥梁的设计使用寿命和预期的维 修、加固等因素,综合考虑其安全系 数,以确保桥梁在整个使用寿命期间 能够保持安全和稳定。
05 桥梁设计中的结构分析
CHAPTER
静力分析
静力分析是桥梁设计中最重要的结构分析之一,用于确定桥梁在静力荷 载(如恒载和活载)作用下的响应。
静力分析的主要目的是评估桥梁的强度、刚度和稳定性,以确保桥梁在 使用过程中能够安全、可靠地承受各种荷载。
在特殊荷载组合中,需要考虑不同荷 载之间的相互作用和影响,以及这些 荷载对桥梁结构的影响。
特殊荷载组合需要考虑的是桥梁在特 殊情况下的安全性和稳定性,以确保 桥梁在这些情况下能够保持安全和性 能。
04 桥梁设计中的安全系数
CHAPTER
恒载安全系数
1 2
恒载安全系数
用于确保桥梁在长期恒定载荷作用下能够保持安 全和稳定。
尺寸优化
尺寸优化是指在给定结构的形状和布局下,通过调整结构 构件的截面尺寸或厚度等参数,以达到减小结构重量、降 低工程成本和提高结构刚度的目的。
尺寸优化方法包括线性规划法、遗传算法和模拟退火算法 等,这些方法通过数学模型和计算机技术,可以快速准确 地找到最优解。
形状优化
形状优化是指在给定结构的尺寸和布局下,通过改变结构的边界形状或轮廓线, 以达到提高结构性能、减小结构重量和降低工程成本的目的。
长期荷载组合
长期荷载组合是指桥梁在长期使 用过程中可能承受的荷载情况, 包括车辆、人群、风、雨、雪等。
长期荷载组合需要考虑的是桥梁 的耐久性和可靠性,以确保桥梁 在长期使用过程中能够保持安全
和性能。
在长期荷载组合中,需要考虑不 同荷载之间的长期效应,以及这
些荷载对桥梁结构的影响。
道路与桥梁工程中的荷载规范要求

道路与桥梁工程中的荷载规范要求在道路与桥梁工程中,荷载规范要求是至关重要的。
荷载规范是指针对不同类型的交通工具、载重条件和路况等因素而设定的一系列要求,旨在确保道路与桥梁结构的安全性和可靠性。
本文将从不同类型的荷载、荷载规范的制定和应用等方面进行讨论。
一、道路与桥梁工程中的荷载类型道路与桥梁工程中所承受的荷载类型多种多样,包括动态荷载和静态荷载。
动态荷载是指交通工具在行驶过程中所产生的载荷,如车辆重量及其运动引起的荷载。
静态荷载是指静止在桥梁上的荷载,如自身重量、雪、风等。
根据实际应用情况,道路与桥梁工程中的荷载可以分为移动荷载和静止荷载。
移动荷载主要包括汽车、卡车、公交车、火车等交通工具所产生的荷载,其特点是载荷大小和分布位置会随车辆类型和载重情况而变化。
静止荷载则是针对特定情况下的桥梁结构所考虑的设计荷载,如桥上设备、修建物的自重以及雪、风等自然因素所带来的荷载。
二、荷载规范的制定荷载规范的制定是基于大量的实测数据和工程经验,并结合结构设计的安全性要求以及国家法规进行的综合分析和研究。
荷载规范通常由国家或地区的交通运输主管部门制定,并定期修订与更新。
荷载规范的制定过程中需要考虑多种因素,如交通工具的类型、载重情况、行驶速度、道路和桥梁的状态等。
同时,还需要考虑到不同结构材料的特性以及工程的寿命和维护情况。
制定荷载规范的目的是为了保证道路与桥梁结构的安全可靠性,同时兼顾经济性和环境可持续性。
三、荷载规范的应用荷载规范的应用在道路与桥梁工程中具有重要的意义。
合理应用荷载规范可以确保工程的结构稳定性和安全性,减少事故和故障的发生,同时也能降低工程的维护成本。
在实际的工程设计中,工程师需要根据具体情况选择适用的荷载规范,并结合工程要求进行计算和分析。
对于不同的工程类型和使用环境,荷载规范的应用也会有所不同。
严格按照规范要求进行设计和施工,可以保证工程的性能达到预期要求,并且具有一定的抗灾能力。
四、荷载规范的更新和发展随着交通运输行业的发展和技术的进步,荷载规范也在不断更新和发展。
道路桥梁荷载试验技术

道路桥梁荷载试验技术道路桥梁是国家基础设施建设的重要组成部分,承载着交通运输的重任,是联系城市和交通的重要纽带。
为了确保桥梁的安全运营,需要对道路桥梁进行荷载试验。
本文将介绍道路桥梁荷载试验技术的相关知识。
一、荷载试验的概念荷载试验是一种测试结构物承受负荷能力的方法,对于道路桥梁结构而言,荷载试验是一个非常重要的工作,它能够确保桥梁在正常运营时不会出现结构问题和安全隐患。
道路桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验两种方式,其中静载试验包括静载试验和静力分析试验。
二、荷载试验的方法(一)静载试验静载试验是指在道路桥梁上施加一定的静荷载,通过测量变形和应力、应变,评估结构的承载能力。
静力分析试验是通过对应力和应变的分析,对道路桥梁的承载性进行评估。
静载试验需要安装测量设备,包括测量桥面变形的位移计和测量应力、应变的应变计。
试验时,通过施加重载到钢板的顶端,从而施加横向的力到路面,以确定桥梁对纵向和横向负荷的反应。
(二)动载试验动载试验是指在道路桥梁上以较高的速度行驶一定的车辆,通过测量桥梁振动响应,评估结构的承载能力。
动载试验分为低速试验和高速试验两种方式。
低速试验可以通过均衡车辆的质量和道路数据,模拟真实的车辆荷载,并使用传感器测量桥面的振动响应来评估桥梁承载能力。
高速试验则需要使用比较特殊的设备,如振动仪和高速摄像机等,以获取桥梁在高速条件下的振动响应和破坏模式。
三、荷载试验的设备荷载试验包括多种设备,主要有:(一)变形测量设备变形测量设备是用于测量桥梁结构的变形和位移的设备,包括压力计和支承力测量装置。
(二)应变测量设备应变测量设备是用于测量桥梁结构应变量的设备,包括线性应变计和应变量计。
(三)振动测量设备振动测量设备是用于测量桥梁在荷载下振动的设备,包括振动仪和高速摄像机。
(四)安全设备安全设备包括防爆器、遮断板等设备,用于确保荷载试验人员的安全。
四、荷载试验的影响因素荷载试验的结果受到多方面因素的影响,包括道路桥梁的年限、设计、建造以及维护等因素,因此,荷载试验结果需要结合多个因素综合评估并进行判断。
桥梁常用计算公式

桥梁常用计算公式桥梁是道路、铁路、水路等交通工程中非常重要的基础设施。
在设计和施工过程中,需要进行一系列的计算来保证桥梁的稳定性和安全性。
下面是桥梁常用的计算公式和方法,供参考:1.静力平衡计算桥梁的静力平衡是保证桥梁结构稳定的基础。
在计算静力平衡时,常用的公式有:-受力平衡公式:对于简支梁,ΣFy=0,ΣMa=0;对于连续梁,ΣFy=0,ΣMa=0。
-桥墩反力计算公式:P=Q+(M/b),其中P为桥墩反力,Q为桥面荷载,b为桥墩底宽度。
2.梁的弯矩计算桥梁在受到荷载作用时,会出现弯矩。
常用的梁的弯矩计算公式有:-点荷载的弯矩计算公式:M=Px;- 面荷载的弯矩计算公式:M=qx^2/2;-均布载荷的弯矩计算公式:M=qL^2/83.梁的挠度计算挠度是指梁在受荷载作用时的变形程度。
常用的梁的挠度计算公式有:-点荷载的挠度计算公式:δ=Px^2/(6EI);- 面荷载的挠度计算公式:δ=qx^2(6L^2-4xL+x^2)/24EI;-均布载荷的挠度计算公式:δ=qL^4/(185EI)。
4.桥梁的自振频率计算自振频率是指桥梁结构固有的振动频率。
常用的自振频率计算公式有:-单跨梁自振频率计算公式:f=1/2π(1.875)^2(EI/ρA)^0.5/L^2;-多跨梁自振频率计算公式:f=1/2π(π^2(EI/ρA)^0.5/L^2+Σ(1.875)^2(EI/ρA)^0.5/L_i^2)。
5.破坏形态计算桥梁在受到荷载作用时可能发生不同的破坏形态,常用的破坏形态计算公式有:-弯曲破坏计算公式:M=P*L/4;-剪切破坏计算公式:V=P/2;-压弯破坏计算公式:M=P*L/2;-压剪破坏计算公式:V=P。
6.抗地震设计计算在地震区设计的桥梁需要进行抗地震设计,常用的抗地震设计计算公式有:-设计地震力计算公式:F=ΣW*As/g;-结构抗震强度计算公式:S=ηD*ηL*ηI*ηW*A。
其中,ΣW为结构作用力系数,As为地震地表加速度,g为重力加速度,ηD为调整系数,ηL为长度和工况调整系数,ηI为体型和影响系数,ηW为材料和连接性能系数,A为结构抗震强度。
13桥梁设计和荷载计算
级
级
级
级
级
b.由车道荷载和车辆荷载组成
第一篇 总论
27
2.车道荷载的标准值
k k
车道 均布荷载标准值 qk=10.5kN/m(公路-I级); 荷载 集中荷载标准值 180~360kN (公路-I级)
Pk kN
360 180
5
50
lm
注: 1. 计算剪力效应时,集中荷
载标准值PK应乘以1.2的系数。 2.公路-Ⅱ级车道荷载的标准
使用和技术要求
(1) 通航河流:应满足桥下的通航要求。通航孔应布置在航行最方 便的河域。对于变迁性河流,根据具体条件,应多设几个通航孔。
(2) 平原区宽阔河流上的桥梁:通常在主河槽部分按需要布置较大 的通航孔,而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。
第一篇 总论
13
(3) 对于在山区深谷上、水深流急的江河上,或需在水库上修 桥时,应加大跨径,甚至采用特大跨径的单孔跨越。 (4) 从结构的受力特性考虑,合理地确定相邻跨之间的比例。 (5) 可以适当加大跨径避开不利的地质段。
特殊:
对于深埋基础,一般允许稍大一点的冲刷,使总跨径能适当减 小;
对于平原区稳定的宽滩河段,流速较小、漂流物少、主河槽较 大,可以对河滩的浅水流区段作较大的压缩,但必须慎重校核, 压缩后的桥梁的壅水不得危及河滩路堤以及附近农田和建筑物。
第一篇 总论
12
2、桥梁的分孔
原则:在满足使用和技术要求的前提下,使上、下部结构的总造价趋 于最低。
7
基础变位作用
用
8
9
汽车荷载 汽车冲击力
分
10
11
汽车离心力 汽车引起的土侧压力
12
人群荷载
农村道路桥梁设计荷载标准
农村道路桥梁设计荷载标准一般遵循国家相关规定,包括《公路桥梁设计规范》(GB 50010-2010)和《公路桥梁荷载规范》(JTG/T D60-01-2004)等。
这些标准主要考虑了桥梁的使用年限、交通量、车辆类型、地形地貌、气候条件等因素,根据这些因素进行了荷载标准的设计。
具体来说,农村道路桥梁设计荷载标准一般包括以下几个方面:
1. 车辆荷载:考虑到农村地区的交通量和车辆类型较少,一般会根据当地实际情况确定设计荷载标准,包括轻型车辆、中型车辆和重型车辆等。
2. 自然荷载:考虑到桥梁所处地区的地形地貌、气候条件等因素,会考虑自然荷载,包括风荷载、地震荷载、雪荷载等。
3. 桥梁使用年限:根据桥梁的使用年限确定设计荷载标准,以确保桥梁在设计寿命内能够安全使用。
4. 桥梁结构类型:不同类型的桥梁结构,比如梁式桥、拱桥、悬索桥等,会有不同的设计荷载标准。
总的来说,农村道路桥梁设计荷载标准是根据当地实际情况和国家相关规定进行综合考虑和确定的,以确保桥梁的安全使用和可靠性。
典型桥梁荷载实验报告
典型桥梁荷载实验报告实验目的本次实验的主要目的是评估某典型桥梁在实际运行中承受的各种荷载条件下的表现。
具体目标包括但不限于:测量不同类型车辆通过时的动态荷载响应。
分析静态荷载(如自重、冻融荷载等)对桥梁结构的影响。
观察和记录桥梁在荷载作用下的变形和挠度。
实验设计与方法实验场地选择与准备:选择位于实验桥梁的典型路段作为实验区域,确保实验道路平整、无障碍,并设立相应的测量和观测点位。
按照相关标准和要求,对实验道路进行必要的清扫和整备,确保实验过程中的安全性和可控性。
实验设备与仪器:挂载式动态称重系统:用于实时记录和分析通过车辆的动态荷载响应。
静态称重仪器:用于精确测量和记录静态荷载的作用效果。
变形测量仪器:包括全站仪、测距仪等,用于对桥梁结构的变形和挠度进行精确测量。
实验过程:动态荷载实验:通过安排不同类型和重量的车辆,如小型汽车、货车和公交车,利用挂载式动态称重系统进行实时数据采集和分析。
静态荷载实验:利用静态称重仪器分别对桥梁在静态荷载作用下的变形和承载能力进行测量和评估。
变形测量:通过变形测量仪器对不同荷载条件下的桥梁结构进行全面的变形和挠度分析,并记录实验数据。
数据分析与结果:动态荷载响应分析:根据动态称重系统获取的数据,分析不同车辆通过时的最大荷载、荷载分布情况以及对桥梁结构的影响。
静态荷载效应分析:通过静态称重仪器测得的数据,计算桥梁在自重、附加荷载等条件下的静态荷载效应,并与设计理论进行对比。
变形和挠度分析:利用变形测量仪器获取的数据,分析不同荷载条件下桥梁的变形情况,评估其结构的稳定性和安全性。
结论与建议静态荷载对桥梁结构的影响相对稳定,但在长期使用中可能会产生微小的变形,建议定期监测和维护。
桥梁的实际变形和挠度与设计理论相符合,但在日常管理中应重视荷载对结构的累积效应。
讨论与分析本次实验中,我们采用了多种现代化的测量设备和仪器,以确保数据的准确性和可靠性。
动态荷载实验显示,不同类型车辆通过桥梁时,其荷载分布和对结构的影响具有显著差异。
桥梁工程中的荷载标准与设计规范要求
桥梁工程中的荷载标准与设计规范要求近年来,随着城市发展和交通建设的不断推进,桥梁工程在我们生活中的地位变得越来越重要。
而在桥梁的设计与建设过程中,荷载标准与设计规范要求起着至关重要的作用。
本文将从荷载标准和设计规范两个方面来探讨桥梁工程中的要求。
一、荷载标准的重要性和类型荷载标准是指参与桥梁设计与建设过程中所需考虑的各种外部荷载。
这些荷载可能来自于自然环境、交通运输工具、人员聚集等因素。
荷载标准的制定可以确保桥梁结构的安全性和可靠性。
下面是一些常见的荷载类型:1. 死载:桥梁结构本身的重量及固定荷载,如桥梁自身结构、护栏、道路铺装等。
2. 活载:主要包括交通载荷,如汽车、火车、行人等。
交通载荷是桥梁设计中最重要的荷载之一,需要根据实际使用情况和设计标准进行合理的考虑。
3. 风荷载:桥梁结构在风力作用下产生的荷载。
因为桥梁是一个相当大且开放的结构,风荷载的考虑尤为重要。
4. 温度荷载:随着气温变化,桥梁结构会因热胀冷缩而产生荷载。
5. 地震荷载:地震是一种不可预测的自然灾害,对桥梁结构安全性提出了严峻的挑战。
因此,地震荷载的考虑也是桥梁设计中必不可少的一部分。
二、设计规范的要求设计规范是指在桥梁设计阶段需要遵循的相关规则和指南。
设计规范的目的是为了确保桥梁结构的安全性和可靠性,并使得不同设计单位之间的设计结果具有可比性。
设计规范通常包括以下几个方面的要求:1. 荷载标准:设计规范会明确规定桥梁设计中所需考虑的各类荷载及其标准值。
这些标准值会根据不同的桥梁类型、跨度和使用条件等进行具体的调整。
2. 结构安全性要求:设计规范会要求桥梁结构在正常使用和异常情况下都能满足一定的安全性要求。
比如,桥梁的承载能力、挠度限值、疲劳寿命等指标都需要在设计中进行合理的考虑。
3. 施工与检测要求:设计规范也会涉及桥梁工程的施工和检测要求。
这些要求包括工程施工的工艺、质量控制要求,以及工程建成后的定期检测与维护等。
4. 材料选用与使用:设计规范还会规定桥梁建设中所使用的各类材料的选用要求和使用限制。
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道路桥梁荷载计算与设计方法
作者:王立新
来源:《科学与技术》2014年第05期
摘要:桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称。
本文依托实测车辆的统计数据,对桥梁车辆设计荷载进行了研究和分析,为公路桥梁荷载设计理念和设计方法的逐步完善实现科学化和合理化。
关键词:设计荷载;公路桥梁;荷载效应;分项系数
前言
桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称,包括恒载、活载和其他荷载。
包括铁路列车活载或公路车辆荷载,及它们所引起的冲击力、离心力、横向摇摆力(铁路列车)、制动力或牵引力,人群荷载,及由列车车辆所增生的土压力等。
在公路桥上行驶的车辆种类很多,而且出现机率不同,因此把大量出现的汽车排列成队,作为计算荷载;把出现机率较少的履带车和平板挂车作为验算荷载。
车辆活载对桥梁结构所产生的动力效应中,铅直方向的作用力称冲击力、它使桥梁结构增加的挠度或应力对荷载静止时产生的挠度或应力之比称为动力系数μ,也称冲击系数。
最近的研究成果把动力系数分为两部分:一为适用于连续完好的线路部分μ1;另一为受线路不均匀性影响部分μ2。
动力系数则为μ1与μ2之和。
在计算公式中,除考虑桥梁的跨度外,反映了车辆的运行速度和桥梁结构的自振频率。
公路桥梁汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数,平板挂车和履带车不计冲击力。
1 公路桥梁荷载标准
2004 年修订的《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)采用车道荷载形式。
2004 版公路桥梁荷载标准中规定:汽车荷载修改调整为车道荷载的模式,废除车队荷载计算模式。
并且提出车道荷载的均布荷载kq和集中荷载KP 的标准值
2 荷载效应计算
2.1 影响线计算
桥梁结构必须承受桥面上行驶车辆时的移动荷载的作用,结构的内力也随作用点结构上的变化而变化。
所以需要研究并确定其变化范围和变化规律和内力的最大值此过程中作为设计标准。
因此,需要确定的是荷载最不利位置和最大值。
首先要确定在移动荷载作用下,结构内力的变化规律,将多种类型的移动荷载抽象成单位移动荷载P=1 的最简单基本形式。
只要经过清楚地分析内力变化规律,其他类型的荷载就可以根据单位移动荷载作用下的结构内力变化规律叠加原理求出。
影响线是内力(或支座反力)在移动单位荷载的作用下的引起的变化规律的图
形。
所以,影响线是研究车辆荷载等移动荷载作用下桥梁结构内力最大值的基本工具。
初步选定对周围环境的影响的工程规模及结构类型、使用要求、材料情况、施工条
件、造价等因素,根据路基地质条件,几种可供考虑的路基处理方案。
勘察工作提供的资料一般仅作一般性的对软土描述,土的物理力学组成状况性质指标没有提供。
结构力学中认为影响线是一个指向不变的单位集中荷载沿结构移动时某一量值变化规律图形。
实际上,影响线是以荷载位置为变量的某量值的函数。
F=f(x,y,z) (1)
有限元法目前被公认是求解工程中所遇到的各种问题的有效通用方法,实际上,其应用范围还要广泛得多。
桥梁结构影响线一般采取此种方法。
2.2 横向分布系数计算
计算原理是用一个近似的影响面去代替精确的影响面。
荷载横向分布的原理可以归纳如下:(1)建立在用一个近似的内力影响面去代替精确的内力影响面的基础上。
近似内力影响面可用变量分离得到,其坐标η(x,y)=η1(x)•η2(y);(2)梁桥空间结构近似计算中,“荷载横向分布”仅仅是借用的概念,其本质是“内力”的横向分布。
原因是在变量分离后在计算式的表现形式上成了“荷载”横向分布;(3)只有在一些特殊的条件下,比如常截面的简支梁桥承受按正弦曲线沿桥跨分布的荷载时才存在确切的荷载横向分布。
荷载横向分布常用的方法:杠杆原理法:将桥面板看成忽略了与主梁之间横
向联系的支承在主梁上的简直梁或悬臂梁;正交异性板法:换算成弹性平板来求解主梁和横隔梁的刚度。
修正偏心受压法:考虑横隔梁刚性很大的主梁的抗扭影响;刚性横梁法:假定横隔梁变形后保持直线,刚性无限大;刚接板法:把相邻主梁之间的联系视为刚性链
接,传递剪力和弯矩。
3 桥梁荷载设计问题
目前桥梁设计中存在的主要问题是桥梁载重能力设计不足。
桥梁在载重力有两种极限状态:承载能力和正常使用。
由于承载能力不足,结构整体或某部位的稳定性在超出桥梁的承载极限后就会受到破坏,桥梁混凝土构件在重复荷载的情况下会超出疲劳极限而丧失稳定性。
目前,在桥梁设计中有些规范不予考虑对于重复荷载产生的破坏,这样规定使得桥梁主梁设计非常有效,但是直接忽视重复荷载在桥梁其他部分设计,非常不利于桥梁安全性和年久性。
3.1 加强管理
目前桥梁超载问题要尽量避免,在我国大体上有三种桥梁超载现象:一是一些老桥梁超龄负载运营,较早时期修建的;二是车流量超过了设计上限的桥梁在实际使用过程中;三是违规超载现象,这种现象只有个别车辆存在。
为了计算方便,均布荷载及集中荷载组合作为桥梁设计建议设计荷载的优先选择。
城市桥梁中,占绝大大多数的是低于50m 跨度的荷载连续的中
小型跨度桥,应该5~50m跨度桥梁按照荷载的内插方法,具体的参照《公路桥梁设计通用规范》(JTGD60-2004)来考虑。
3.2 耐久性问题
在建造和使用桥梁的过程中,因为其基本功能导致,桥梁要能抵抗住包括有害化学物质和自然环境(如以及台风、地震)以及人为因素等作用的影响。
另外,在桥梁使用过程中,其材料将会日趋衰退导致功能减退,导致了桥梁各部分存在不同程度的损坏。
据不完全统计,除上述原因,影响桥梁结构耐久性的问题根源是设计。
4 桥梁作用效应组合
根据极限承载能力来设计荷载组合,有以下几种组合方式:组合Ⅰ,基本可变荷载与永久荷载组合;组合Ⅱ,基本可变荷载与永久荷载组合加上可变荷载;组合Ⅲ,基本可变荷载与永久荷载组合加上偶然荷载(由于船只或漂浮物碰撞而引起);组合Ⅳ,城市桥梁在施工过程中,可以利用施工中可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群等由于施工而产生的荷载进行组合;组合Ⅴ,城市桥梁在设计时承受的永久荷载,例如由于重力、预加力、地震等原因产生的荷载相互作用组合在一起组合方式。
桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应方向相同时:组合Ⅰ:1.2SQ+1.4S'Q1;组合Ⅱ:1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2:但是,如果桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应不同:组合Ⅰ:0.9SQ+1.4S'Q1;组合Ⅱ:
0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。
其中结构重要性系数为标准值、频域值、分项系数以及组合系数等,此内容在进行公路桥梁设计时,自由度和灵活度设计宽泛一些。
参考文献:
[1]王大伟.我国公路桥梁设计中车辆荷载标准的发展历程[J].交通标准化,2005.
[3]贡金巍.工程结构可靠性设计原理[M].北京:机械工业出版社,2007.。