国内规范与美国AASHTO LRFD规范汽车荷载对比
论述公路桥梁荷载横向分布系数
论述公路桥梁荷载横向分布系数章娜娜，陈水生华东交通大学土木建筑学院，南昌 (330013)E-mail: nn860227jd@摘要：本文就目前国内外对公路桥梁荷载横向分布系数的研究现状，做了一个较全面的综述。
国内主要从常用的三大理论计算法出发，讨论有偏心压力法、修正偏心压力、弹性支承连续梁法、广义梁格法、铰接板（梁）法、刚接板（梁）法、及比拟正交异性板法（G-M法）。
本文还补充了杠杆原理法及简化计算法。
国外一般采用经验公式来计算荷载横向分布系数，主要从AASHTO标准规范和AASHTO-LRFD规范中的规定，分析桥梁各影响参数，有桥梁跨度()l、主梁间距()S、桥面板的厚度()s t、主梁刚度()g K、横隔梁（板）的数量及位置、车载类型及布载位置、车辆间距、栏杆及横跨比等；曲线桥还应讨论曲线半径及角度等，得出相关参数影响，最后得出用有限元分析法计算的桥梁荷载横向分布系数较其它方法更精确。
关键词：公路桥梁；荷载横向分布系数；理论计算方法；有限元分析法；参数1.概述随着国民经济的发展，对交通的需求日益提高，众多的高速公路及城市快速干道相继修建。
公路桥梁上行驶车辆的轴重加重、速度提高，车流密度也相应提高。
使之在设计过程中如何确保桥梁结构在使用寿命期限内的安全性，准确计算各片梁所需承担的最大活载弯矩就显得尤为重要。
特别是对于中小跨多片梁型的桥梁，当跨数较多时，用测试横向分布状态的方法对桥梁运营状态进行评价，具有简洁、实用、可靠等优点，具有较高的推广价值。
所谓荷载横向分布系数（Lateral Distribution Factor of live load）是指公路车辆荷载在桥梁横向各主梁间分配的百分数。
普通简支桥梁中它和各主梁间的联结方式（铰接或刚接），有无内横梁及其数目，断面的抗弯刚度和抗扭刚度，以及车辆荷载在桥上的位置等有关。
它是一个复杂的空间结构问题，在桥梁设计中常简化为平面问题而引用荷载横向分布系数[1]。
美国AASHTO LRFD 桥梁规范历史和目前现状
容许应力设计法 （ASD）
Qi RE/FS
Qi 荷载， RE 弹性承载力， FS 安全系数
荷载系数设计法 （LFD）
i 荷载系数，
iQi R
Qi 荷载， 强度折减系数， R 承载力
荷载和抗力系数设计法 (LRFD)
iiQ i R nR r
i 荷载修正系数， i 荷载系数， Qi 名义荷载效应， 强度折减系数，
Rn 名义承载力， Rr 乘上系数的承载力
A
8
规范特点-车辆荷载
标准规范 HS20卡车
• LRFD规范使用了新的载荷HL-93,它包括HS20卡车和一个均匀分布力； • 卡车考虑冲击系数，而均布力没有冲击系数； • 连续梁桥负弯矩区域内力和桥中跨支座反力，沿桥纵向放置两辆卡车， 两车相距15m，并布置均布力，所得到的结构内力和支座反力的90%作 为最终设计荷载。
上个世纪80年代，荷载和抗力系数设计方法被越来越多国家采用， 美国标准规范已经落后于时代要求。1986年安排了一个项目研究当 前世界各个规范特点和开发新规范的可行性；
1990年，第一版《AASHTO 荷载和抗力系数桥梁设计规范》发表 （AASHTO LRFD Bridge Design Specification），共4份草稿版本
美国从1921年开始编写公路桥梁设计规范，美国州公路协会于1931 年发表了《公路桥梁标准规范》(Standard Specifications for Highway Bridges），容许应力法(Allowable Stress Design) 被运用 这规范中；
上世纪70年代，荷载系数设计方法（Load Factor Design) 被加入的 这个规范中，该规范出版以来共有17个版本，一直到2002年停止更 新；
中美桥梁规范的桥梁荷载效应对比分析
组合箱 粱
整体 式箱 粱
３ ． ４整体式箱梁荷载组合效应对 比。中美规范对组合箱梁的荷载组
合效应对 比。中美规范在整体式箱梁上产生的弯矩组合效应总体值趋 设服 务 。 １中美组合效应对比分析计算模型 势相 同，且与跨径成正 比，中美规范产生 的弯矩组合效应增长规律一 考虑采用桥梁的截面形式选择国内常用的 梁、 板梁 、 组合箱梁及 致 ， 且 中美弯矩效应值的差值之较为稳定 ， 差值基本在 ２ ０ ０ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ左右。 其 中，美国规范产 生的荷载效应值 比我 国规范 比我 国规 范值 大 ５ ％ 整体式箱梁， 桥梁半幅横向宽度统一选取 １ ２ ． ７ ５ ｍ。（ 表１ ） ， 。 左右 ， 且随着跨径的增大而减小。中美规范在整体式箱梁上产生 将中美规范中的汽车荷载加载于选取的桥梁上，分别计算其产生 １ 的荷载效应 ， 并按照中美各 自规范规定进行荷载效应组合 ， 以得到不同 的弯矩组合效应总体值趋势相同， 且与跨径成正比， 且我国规范组合效 规范下的荷载组合效应值 ，将中美规范荷载效应组合值与 中国桥梁规 应值 比美 国大 ３ ％ １ ２ ％左右，差值随着跨径的增大逐渐呈先大后小再 范效应值进行对比分析，判断我国汽车荷载组合效应与美 国桥梁规范 大的趋势 ， 在３ ０ ｍ左右差值不大。 ４结 论 荷载组合效应有和借鉴和完善之处 ，对我国现行规范汽车标准值进行 中美两国的桥梁规范所规定 的汽车荷载作用下的荷载效应值大不 适用 平 价。 计算选取桥梁 的恒载和汽车荷载的组合效应 ， 并对弯矩和 剪力组合效应进行对 比分析。 相同。对于中美两 国的荷载标准而言， 与跨径呈正 比， 荷载效应值的变 ２基本理论的计算假定 ： 化趋势基本相同， 且 比较稳定 ， 比值基本都在 １ Ｏ ％左右 。同时对于各类 ①本文的桥梁为简支梁 ； ②对于不 同截面形式的桥梁， 中美两 国使 桥型来说一般中国桥梁规范的弯矩效应值 比美 国桥梁规范的弯矩值效 用同一横 向分布系数 ； ③不考虑汽车冲击系数 ； ④中美两国规范中对于 应值要小， 而剪力效应值却正好相反 ， 同时中美两国桥梁规范的弯矩值 两车道不考虑车道折减， 所以本次计算选择两车道计算 ， 以确保中美规 效应相 比于剪力效应值的变化趋势要稳定些。 范标准值ｉ 亍 对 比， 恒载取 ２ ５ ｋ Ｎ ／ １ Ｔ Ｉ 。按照中美规范要求 ， 将汽车荷载 针对大跨径桥梁来说 ，我 国荷载标准对跨中弯矩的富余值较美国 分别以最不利的方式作用在桥梁上 ， 从而得到荷载组合效应值。 规范要小 ， 而支点剪力效应值考虑偏于保守 ， 所以我们在设计大型桥梁 ３ 中美 两国规 范荷载 组合 效应对 比分 析牌 轫 时候在计算满足我国荷载标准值时候，同时也要参考美国规范的汁算 ３ ． １中美规范板梁荷载组合效 直对 比。 中美规范在板梁上产生的弯 标准。 目前， 我国桥梁的建筑水平 已经从整体上步入国际先进行列 ， 但 矩组合效应值的总体趋势基本相同 ， 弯矩组合效应值且与跨径成正 比， 桥梁方面的标准规范跟不上建设的速度 。 因此 ， 需要化大力气进一步加 组合效应差值在 ５ ％ １ ４ ％ 以内， 目差值随着跨径增大而增大。 美 国规范 强公路桥梁设计 、 施工、 检验 、 评定 、 维修养护等标准 的研究和制定Ｔ 比中国规范组合所产生的弯矩要大。 板梁随着跨径的增加 ， 中美桥梁 自 作， 同时 需加强 和重 视 。要进 一 步化 大力气 集 中消 化 、 吸收 国外 在桥 梁 重与汽车荷载在板梁上产生的剪荷载组合效应值趋势相同，美 国比我 建设方面的优秀经验和教训 ， 避免走弯路 ， 实现我国公路桥涵工程的町 国规范效应产生的组合效应小 ３％ １ ３ ％， 且其差值随着跨径增大而增 持续跨越式发展。 大。但是美国规范比中国规范组合所产生的弯矩就小了些。 参考 文献 ３ ． ２ Ｔ梁荷载组合效应对比。中美规范对 Ｔ梁的荷载组合效应对 ［ １ ｌ ｒ ｒ Ｇ Ｄ ６ ２ ２ ０ ０ ４ 公 路钢 筋 混凝 土及 预应 力 混凝 土桥 涵设 计规 范【 ｓ 】 ． 北 人 民交通 出版社 ２ ０ ０ ４ ． 比。 中美规范在 Ｔ 梁上产生的弯矩组合效应总体值趋势相同 ， 且与跨径 京： 成正比， 美国规范产生的荷载效应值 比我国规范大 ５ ％以内， 且差值随 ［ ２ ］ Ｊ Ｔ Ｇ Ｄ ６ ０ － ２ ０ ０ ４ 公 路桥 涵设 计 通用规 范 『 ｓ ］ ．北京： 人 民 交通 出版社 ， ００ ４． 着跨径增大而增大。 美国规范比中国规范组合所产生的弯矩要大。 中美 ２ 规范在 Ｔ梁上产生的弯矩组合效应总体值趋势相同，中国规范的剪荷 ［ ３ ｐ Ｌ 伟杰 ， 陈思甜． 中美两国汽车荷载规范的比较研 究 ． 重庆 ： 重庆交 载组合效应值大， 美国规范产生的剪荷载组合效应值较小。 美国规范产 通 大学研 究生 院． 生的剪荷载组合效应值比我国规范相比小 １ ２ ％～ １ ７ ％左右 ， 其剪荷载组 ［ ４ ］ 周 勇军， 梁 玉照， 贺拴 海． 公路 桥 梁 汽 车荷 载标 准值 对 比分 析【 Ｊ Ｊ ． 长安 大 合效应的比直随着跨径的增大在减大。 ￣， ２ Ｏ ｌ Ｏ ， ２ ７ （ ３ ） ： １ ０ ２ － １ ０ ８ ． ３ ． ３ 组合箱梁荷载组合效应对 比。 中美规范对组合箱梁的荷载组合 ［ ￣ ］ Ｌ Ｒ Ｆ Ｄ Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． １ ｅ ｄ （ ２ ０ ０ ５ ） ． Ａ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｎ Ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ — 效应对 比。中美规范在组合箱梁上产生的弯矩组合效应的总体值趋势 ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｉｃ ｆ ｉ ａ ｌ ｓ ，Ｗ ａ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｎ ， Ｄ． Ｃ ， ０ ０ ５ ． 相同，且与跨径成正 比，中美弯矩效 应值 的差值较 为稳定 ，基本在 ２ ５ ０ ０ ｋ Ｍ ／ ｍ左右。美国规范中的组合值所产生的弯矩大于中国规范组合 ［ ６ ］ 吴腾 ， 葛耀君 ， 熊涪现行国内外公路桥梁汽车荷载及其响应的比较『 Ｊ １ ． 所产生的弯矩， 但是差值在 ６ ． ７ ％＇ － １ １ ． ５ ％以内。 中美规范在组合箱梁上产 结构工程 ￣， ２ ０ ０ ８ ． 生的弯矩组合效应 的总体值趋势相同， 且与跨径成正比， 中美弯矩效应 王向阳， 季少波， 石明强． 中美桥梁设计规 范的 内力计算比较研究ｌ Ｊ ｊ － 世 值的差异比值较为稳定。其中中国规范所产生的剪荷载组合效应值大 界桥 梁， ２ ０ ０ ７ ． 于美 国规范值 ， 比美国大 １ ２ ￣ ／ ￣１ ７ ％。 ［ ８ １ ￣ ｔ ． 参考国外设计规范试论我 国公路桥梁设计荷载 ． 公路 ， ２ ０ ０ １ ．
国内规范与美国AASHTO LRFD规范汽车荷载对比
国内规范与美国AASHTO LRFD规范汽车荷载对比摘要：随着国内基础设施建设市场不断向海外拓展，国外同行业规范标准越来越多的被我们所接触到。
本文通过对国内规范与美国规范关于汽车荷载标准的简单对比阐述了两种规范对汽车荷载标准规定的差异。
关键词：国内规范；美国规范；汽车荷载；对比近几年随着国外市场的不断拓展，国内基础设施建设行业在亚洲、非洲等地承担了多条公路援建项目。
在这些国家中，美国桥梁结构设计规范(AASHTO LRFD)被普遍采用。
而美国桥梁设计规范(AASHTO LRFD)与国内的《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）在一些标准规定方面存在着差异。
下面本文作者将根据所参与的一个国外项目对国内规范与美国规范汽关于车荷载标准的差异做简单对比。
在2012年参加了某国外援建项目的设计工作，根据当地政府要求考虑采用美国规范的相关标准规定作为本项目的建设标准。
为顺利完成本项目，我们对美国相关规范标准进行了深入学习，并对国内外规范标准做了简单对比。
下面是对汽车荷载标准所做的简单对比情况。
一、汽车荷载标准规定对比根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3条规定汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。
汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。
公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载qk=10.5kN/m;集中荷载Pk根据桥梁计算跨径变化而变化。
桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=180KN；当桥梁计算跨径大于或等于50m时Pk=360KN；公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载qk和集中荷载Pk按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。
根据美国AASHTO LRFD规范3.1.6.2条规定，设计汽车活载考虑了三种荷载：设计货车、设计双轴、设计车道荷载。
设计车道荷载分别与设计货车和设计双轴进行效应组合，取最不利组合作为控制组合。
设计车道荷载为均布荷载qk=9.3kN/m；设计双轴为一对110KN的轴，轴距1.2m；设计货车分为HS 25、HS 20等型号，型号不同，总轴重不同。
中美两国钢结构抗震设计对比分析
中美两国钢结构抗震设计对比分析钢结构建筑应用日益广泛，在设计时仍需考虑地震作用，就中国和美国在钢结构抗震设计方面的不同进行了对比分析。
标签：钢结构；抗震设计；中国和美国doi：10.19311/ki.16723198.2016.12.0941美国钢结构抗震设计的发展1923年，美国钢结构协会制定了第一个钢结构设计规范，该规范是以容许应力为基本原则的设计法，经过多次修改，在1961年，其格式与内容基本上形成了固定模式。
1986年，AISC规范委员会提出了以概率理论为基础编写的荷载和抗力分项系数钢结构设计规范，简称LRFD。
以概率理论为基础编写的ASCE/SEI 7—05，作为美国各种设计理论依据，后该理论被不断修改与改进。
美国工程结构抗震设计大体上分为三种，国家标准、协会标准以及地方标准。
发展过程大致经过初创、发展、统一几个阶段。
1925年，出现了第一个建筑结构抗震设计规范UBC，紧接着又出现了NBC，SBC。
美国的抗震目标是把地震伤害降到最小化，即那些专门为人民提供生命安全、财产安全保障的设施，要按照他们的作用进行改造，加强它们的防震性能，使它们在震后也能正常的运行工作。
该抗震目标把抗震强度分为两个等级，即“设计地震”和“最大考虑地震”。
“最大考虑地震”是指五十年的超越概率为百分之二的地震；“设计地震”的加速度是“最大强度地震”的三分之二。
2中国抗震设计规范中国抗震规范提出的抗震目标为三水准，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
第一水准是指，当某地区所受到的地震强度伤害低于该地区所预防的强度时，遇到这种地震，震后可以不用修复，继续正常使用；第二水准是指，当某地区所受到的地震强度伤害等于该地区所预防的地震强度时，建筑物可能会受到小的或局部损伤，只需进行简单的修理甚至不用修理，就可以继续使用；第三水准是指，当某地区遇到的地震强度远大于他所预防的强度时，不会导致房屋坍塌或危及到人的生命财产安全。
其中，小震五十年的超越概率为63.2%；中震是指五十年的超越概率为10%，相当于美国的“设计地震”等级；大震是指五十年的超越概率为2%到3%，相当于美国的“最大考虑地震”等级。
中英现行桥梁规范汽车载荷对比研究
文章编号:1001－7291(2018)04－0109－05文献标识码:B中英现行桥梁规范汽车载荷对比研究曾卓1，2，范世磊3，徐超1，2，罗齐3，高荣雄3(1.海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室，湖北武汉430040; 2.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，湖北武汉430040; 3.华中科技大学，土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要:为适应海外工程建设的需要和为桥梁设计规范的修订提供参考，对比研究英国桥梁设计规范(BS5400－2－2006)与中国现行桥梁设计规范关于汽车荷载的模式和相关规定。
基于可靠度理论，深入探究了中英两国规范关于汽车荷载模式的制定依据及其理论背景。
在此基础上，总结了两国规范关于汽车设计荷载模式及其效应的异同，并通过算例比较两国规范关于汽车荷载的应用差异。
关键词:公路桥梁;汽车荷载;规范对比;桥梁设计规范;BS5400本文对中国桥梁设计通用规范(JTG D60—2015)(以下简称“中标”)与英国桥梁设计规范(BS5400－2－2006)(以下简称“英标”)关于汽车荷载部分，对汽车荷载从四个方面(车道划分、荷载标准、车道折减、冲击荷载)进行深入对比，同时对汽车荷载模式的制定理论背景进行分析。
最后，以一桥梁算例，对其二者异同进行梳理。
1汽车荷载1.1车道划分桥梁结构的汽车荷载效应与桥宽、桥长紧密关联。
两国现行规范对桥面车道的划分如表1。
英标中还规定，当车道宽在5m以内时，将车道宽度分成两部分，其中一部分宽度为2.5m，该部分按标准车道荷载加载;余下的部分按5kN/m2的均布荷载加载。
由表1可知，当车道数相同时，英标车道宽度普遍小于中标，无论车道数多少，英标车道总宽大体比中标小2.5m。
反之，若相同的桥面车行道宽度，则按英标划分的车道数一般多于中标。
按中标规定，当车道宽度相同时，双向通行的桥面车道数则一般少于单向车道。
差异的主要影响因素是二者对道路安全要求和基于汽车工业发展水平不同而导致的。
11-美国公路桥梁设计规范中关于设计汽车荷载的研究
设 计 双 轴 （Ｂ） 设 计 车 道 （Ｃ） ２ 辆 设 计 货 车 （Ｄ）
ｍａｘ（Ａ＋Ｃ，Ｂ＋Ｃ， ０．９Ｃ＋０．９Ｄ）
ｍａｘ（Ａ＋Ｃ，Ｂ＋Ｃ）
｛ 并记 Ｉｋ１ ＝ （Ｄ２ ＋Ｄ４）／ｈ Ｉｋ２ ＝ （Ｄ０ ＋Ｄ１ ＋Ｄ３）／ｈ 则区间［ａ，ｘｉ］上ｎ 辆轻车可能发生 的 最 不 利 内 力为ｕｎ（ｉ）＝Ｍ （ａ，ｘｉ），经 数 学 推 导 知ｕｎ（ｉ）满 足 如 下递推公式： ｕｎ＋１（ｉ）＝ ｍａｘ｛ｆ（ｘｉ）＋ｕｎ（ｉ－Ｉｋ１），ｕｎ＋１（ｉ－１）｝
ＨＬ－９３设计汽车荷载在 ＭＩＤＡＳ Ｃｉｖｉｌ通用有限元软件中的快速实现方法。对国外某实桥进行 ＨＬ－９３ 设 计 汽 车
荷载效应分析，并与中国规范做对比分析。结果表明：对该多跨等截面连续 梁，随 着 轴 距 的 增 加，主 梁 支 点 负 弯 矩、
跨中正弯矩逐渐减小；而随着车距的增加，跨中正弯矩基本不变，支点负弯矩呈 现 先 增 大 而 后 逐 渐 减 小 的 规 律 。 中
设计货车的前 车 轴 重 为 ３５ｋＮ，两 后 车 轴 重 为 １４５ｋＮ，２个１４５ｋＮ 的轴距在 ４．３～９．０ ｍ 之 间 变 化，横向 轮 距 １．８ ｍ；设 计 双 轴 应 包 括 １ 对 １１０ｋＮ 的轴重，轴 距 １．２ ｍ，横 向 轮 距 １．８ ｍ；设 计 车 道 荷 载由１ 个 ９．３ｋＮ／ｍ 的 纵 向 均 布 荷 载 组 成，横 向 假 定设计车道荷载均布在 ３．０ ｍ 的宽度上。ＨＬ－９３ 中 １ 辆 设 计 汽 车 荷 载 的 计 算 图 示 见 图 １。 ２．３ 设 计 汽 车 荷 载 的 选 用 原 则
利用上 式 可 依 次 求 得 ｕ１ （０）≤ｕ１ （ｉ）≤ｕ２ （ｉ），
３ 影 响 线 计 算 原 理 介 绍 ＡＡＳＨＴＯ ＬＲＦＤ（１９９４）汽 车 荷 载 的 计 算 需 要
汽车排放执行标准
汽车排放执行标准汽车排放执行标准是为了控制和减少汽车尾气排放对环境和健康造成的影响而设立的一系列法规和标准。
这一领域的标准制定主要是为了保护大气环境和降低空气污染，同时也为汽车制造商和运营商提供了有关车辆引擎和排放系统技术的指导。
汽车尾气排放中最主要的有害物质包括一氧化碳、氮氧化物、非甲烷总烃以及颗粒物。
这些物质会对空气质量和人类健康产生负面影响，如导致雾霾、酸雨以及呼吸系统疾病等。
因此，必须采取相应措施来减少这些有害物质的排放。
汽车排放执行标准的制定有赖于相关国际组织和国家政府的合作。
国际上较为广泛使用的汽车排放标准包括欧洲的欧洲排放标准（Euro），美国的美国排放标准（U.S. emissions standards），以及中国的中国排放标准（China emission standards）等。
在欧洲，欧洲排放标准按照汽油和柴油车的不同类型和用途而设定了多个阶段的标准。
自1992年Euro 1标准开始，欧洲不断提高排放要求，目前最新的标准是Euro 6d-TEMP。
该标准对于柴油车和汽油车的一氧化碳、氮氧化物、颗粒物和非甲烷总烃的排放量都有详细要求。
美国的排放标准分为两个主要部分：汽车尾气排放标准（vehicle emissions standards）和燃油经济性标准（fuel economy standards）。
美国环境保护局（EPA）负责制定和执行汽车排放标准。
美国的最新标准是于2024年实施的“Tier 3”标准，要求汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化物和非甲烷总烃的排放量显著降低。
中国的汽车排放标准也经历了多个阶段的改进和升级。
中国的标准主要由国家环境保护部（现为国家生态环境部）和国家标准化管理委员会制定。
中国的最新标准也是在2024年实施的国六标准，该标准对于汽油车和柴油车的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物排放量都有严格的要求。
此外，一些其他国家和地区也制定了自己的汽车排放标准，如日本的J-ULEV、韩国的K-ULEV、加拿大的Canadian emission standards等。
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国内规范与美国AASHTO LRFD规范汽车荷载对比
摘要：随着国内基础设施建设市场不断向海外拓展，国外同行业规范标准越来越多的被我们所接触到。
本文通过对国内规范与美国规范关于汽车荷载标准的简单对比阐述了两种规范对汽车荷载标准规定的差异。
关键词：国内规范；美国规范；汽车荷载；对比
近几年随着国外市场的不断拓展，国内基础设施建设行业在亚洲、非洲等地承担了多条公路援建项目。
在这些国家中，美国桥梁结构设计规范(AASHTO LRFD)被普遍采用。
而美国桥梁设计规范(AASHTO LRFD)与国内的《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）在一些标准规定方面存在着差异。
下面本文作者将根据所参与的一个国外项目对国内规范与美国规范汽关于车荷载标准的差异做简单对比。
在2012年参加了某国外援建项目的设计工作，根据当地政府要求考虑采用美国规范的相关标准规定作为本项目的建设标准。
为顺利完成本项目，我们对美国相关规范标准进行了深入学习，并对国内外规范标准做了简单对比。
下面是对汽车荷载标准所做的简单对比情况。
一、汽车荷载标准规定对比
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3条规定汽车荷载分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。
汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。
公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载qk=10.5kN/m;集中荷载Pk根据桥梁计算跨径变化而变化。
桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=180KN；当桥梁计算跨径大于或等于50m时Pk=360KN；公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载qk和集中荷载Pk按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。
根据美国AASHTO LRFD规范3.1.6.2条规定，设计汽车活载考虑了三种荷载：设计货车、设计双轴、设计车道荷载。
设计车道荷载分别与设计货车和设计双轴进行效应组合，取最不利组合作为控制组合。
设计车道荷载为均布荷载qk=9.3kN/m；设计双轴为一对110KN的轴，轴距1.2m；设计货车分为HS 25、HS 20等型号，型号不同，总轴重不同。
如下图为HS 20货车荷载。
汽车荷载对比表
注：表中220KN为设计双轴总重，430kN为HS 25-44货车总重，325kN为HS 20-44货车总重，HS 25-44中的44表示为前轴和后轴间距为44英尺。
二、汽车荷载剪力效应对比
根据规范规定分别对不同单孔计算跨径下的两种规范荷载做了剪力效应对比计算。
两种规范荷载均按单车道布载，均布荷载满布于计算跨径内，集中荷载Pk、设计货车、设计双轴按影响线加载，布置于最不利位置。
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，公路-Ⅰ级汽车荷载和公路-Ⅱ级汽车荷载计算剪力效应时集中力Pk乘以1.2的系数。
设计货车前轴和中轴间距4.3m，后轴间距9m；设计双轴间距1.2m。
计算图示如下图
均布荷载布载示意图
集中荷载、设计货车、设计双轴剪力影响线加载示意图
考虑本项目桥涵跨径种类，计算跨径分别取8m、13m、16m、20m、25m、30m六种跨径进行比较。
取支点处截面在荷载组合下的最大剪力效应做比较，
剪力计算公式：V=0.5×qk×L+P1×y1+P2×y2+…
计算结果见汽车荷载剪力效应对比表1-表3
汽车荷载剪力效应对比表1
汽车荷载剪力效应对比表2
汽车荷载剪力效应对比表3
通过以上3表对比结果，可看出公路-Ⅰ级汽车荷载的剪力效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合的剪力效应略大，与HS 25-44货车荷载组合相应相当。
公路-Ⅱ级汽车荷载的剪力效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合和HS 25-44货车荷载组合剪力效应小。
三、汽车荷载弯矩效应对比
根据规范规定分别对不同单孔计算跨径下的两种规范荷载做了弯矩对比计算。
两种规范荷载均按单车道布载，均布荷载满布于计算跨径内，集中荷载Pk、设计货车、设计双轴按影响线加载，布置于最不利位置。
设计货车前轴和中轴间距4.3m，后轴间距9m；设计双轴间距1.2m。
计算图示如下图
均布荷载弯矩示意图
集中荷载、设计货车、设计双轴弯矩影响线加载示意图
取跨中截面在荷载组合下的最大弯矩值进行比较，
计算公式M=qk×L2/8+ P1×y1+P2×y2+…
计算结果见汽车荷载弯矩效应对比表1-表3
汽车荷载弯矩效应对比表1
汽车荷载弯矩效应对比表2
汽车荷载弯矩效应对比表3
通过以上3表对比结果，可看出公路-Ⅰ级汽车荷载的剪力效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合的弯矩效应大，和HS 25-44货车荷载组合的弯矩效应相当。
公路-Ⅱ级汽车荷载的弯矩效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合和HS 25-44货车荷载组合弯矩效应小。
四、结论
通过以上简单对比可看出，在常用的标准跨径中国内规范公路-Ⅰ级汽车荷载的荷载效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 25-44货车荷载组合效应大致相当，比HS 20-44货车荷载组合的效应大。
公路-Ⅱ级汽车荷载的荷载效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合和HS 25-44货车荷载组合的荷载效应小。
在工程建设过程中建议根据不同情况采用偏安全的荷载标准。
参考文献：
［1］.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
［2］. 吴腾;葛耀君;熊洁;现行国内外公路桥梁汽车荷载及其响应的比较[J];结构工程师;2008年05期。