浅谈城市桥梁设计汽车荷载标准

对《城市桥梁设计荷载标准》和《公路桥涵设计通用规范》规定的汽车荷载计算参数和荷载效应值进行了对比,同时比较了国外桥梁设计荷载规范,结合我国城市桥梁荷载特点,提出了目前阶段城市桥梁设计荷载的取值标准,并对制定中的城市桥梁设计通用规范提出建议,以指导桥梁设计。     

夔门大桥成桥索力测试

介绍夔门大桥大跨径斜拉桥成桥在恒载作用下索力测试和在汽车荷载作用下索力测试的主要内容和方法,并结合理论计算,对该桥梁结构的实测索力进行对比分析。结果表明索力分布合理,理论计算与实际实测值吻合较好。研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥索力测试提供参考。     

公路桥梁汽车荷载标准值对比分析

为了对中国现行公路桥梁汽车荷载标准值及其效应进行研究,在分析英国、美国、日本、加拿大、欧洲公路桥梁规范中有关汽车荷载规定的基础上,选取中国公路桥梁常用的标准跨径板梁、T梁、组合箱梁、整体式箱梁为样本,将各国规范中的汽车荷载在这些样本桥梁上进行加载,得到了不同规范下的简支梁跨中弯矩、支点剪力效应值,并同中国规范作对比,从而对中国公路桥梁的汽车荷载标准值在世界上所处的位置进行客观的评价。研究结果表明:中国现行规范的公路桥梁汽车荷载效应值在以上各规范中处于中等水平,其方法及结论可供新规范修订时参考。     

施工超载对桥梁结构安全性和耐久性的影响

超载对桥梁结构的安全性和耐久性的影响是致命的,应对施工过程中的超载现象引起重视。按公路桥梁设计规范中对荷载的规定,给出了公路-Ι级和公路-ΙΙ级汽车车道集中荷载与跨径的关系式及曲线。为便于计算比较,通过计算弯矩,将集中荷载换算成等代均布荷载,得出了换算公式。列出了跨径为5～50 m的简支梁由集中荷载换算的等代均布荷载数据及曲线。结果显示,对于设有人行道并采用石材铺面的城市桥梁,特别是改造工程,必须验算恒载作用,注意是否出现超载现象;当上部结构采用预制架设时,在设备过孔、梁上运梁等过程中,都有可能导致梁结构的超载,成为控制设计的重要工况。     

基于WIM的小跨径桥梁车辆荷载效应概率模型

现有汽车荷载模型往往低估小跨径桥梁的车辆荷载效应。为解决此不足,基于安装在某公路的WIM系统采集到111 d的车辆荷载数据,用杆系有限元法计算小跨径桥梁车辆荷载效应。首先提取车辆荷载效应日最大值样本,用极值Ⅰ型概率纸拟合其概率分布,发现:车辆荷载效应日极大值样本中少数特大值的分布极为离散,导致车辆荷载效应日极大值样本不服从极值Ⅰ型分布。然后,用分段复合函数拟合车辆荷载效应样本的分布曲线,基于经典极值理论计算车辆荷载效应基准期极大值分布,并研究了车辆荷载效应样本中的特大值对设计基准期车辆荷载效应极大值分布的影响。结果表明,车辆荷载效应样本中的特大值数量虽少,但其对设计基准期车辆荷载效应极大值的概率分布和车辆荷载效应标准值起主要作用,而车辆荷载效应样本中的一般值数量虽多,但作用很小。     

运营车辆荷载发展变异及其对中小跨径拱桥受力影响的模拟分析

根据京珠高速公路南段某一收费站口的车辆荷载称重数据,分别以极值I型分布及Rice公式外推来预测在规定重现期内可能出现的车辆荷载最大值,在此基础上,对40m跨径的拱桥结构产生的拱顶正弯矩及拱脚负弯矩效应进行了计算,与现行规范中的设计荷载在桥梁上所产生效应值进行对比,旨在为我国公路桥梁车辆荷载标准的研究修订,以及车辆荷载分析提供参考。     

城市设计通用规范出台前汽车荷载取值浅析

通过对多种跨径单跨简支板梁的计算,分析比较了城市桥梁荷载标准与新公路桥规下板梁的汽车荷载内力,以期为城市桥梁设计在98标准被废止、新的标准未出台的这段时期里提供一定的依据,同时给出相应的建议。     

城市桥梁汽车荷载在曲线连续梁桥中的应用分析

本文分别按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)和《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)对一座曲线连续梁桥进行了设计验算,并对计算结果进行了对比分析。利用平面杆系及空间杆系程序,分别施加汽一超20级、汽-20级汽车荷载和城-A级、城-B级车道荷载,根据其计算结果,城-A级车道荷载在计算主梁内力时,跨中正弯矩及剪力比汽-超20级汽车荷载偏大,交点负弯矩及扭矩比汽一超20级汽车荷载小,;而城-B级车道荷载产生的内力普遍比汽-20级汽车荷载偏小。本文分析结果可供同类桥梁设计时参考。     

城市桥梁汽车荷载在曲线连接梁桥中的应用及分析

本文分别按照《公路桥涵设计通用规范》(JTJO21-89)和《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)对一座曲线连续梁桥进行了设计验算，并对计算结果进行了对比分析。利用平面杆系及空间杆系程序，分别施加汽一超20级、汽20级汽车荷载和城-A级、城-B级车道荷载，根据其计算结果，城-A级车道荷载在计算主梁内力时，跨中正弯矩及剪力比汽一超20级汽车荷载偏大，交点负弯矩及扭矩比汽一超20级汽车荷载小，；而城-B级车道荷载产生的内力普遍比汽-20级汽车荷载偏小。本文分析结果可供同类桥梁设计时参考。     

考虑全梁承载能力因素的RC桥梁限载取值

为确定85和04规范钢筋混凝土简支梁桥限载标准，系统分析了受弯和受剪抗力对桥梁限载系数的影响规律。首先，根据结构可靠度理论，提出了桥梁限载取值的一般分析方法。然后，以6～30m简支梁桥为例，通过比较85和04规范汽车荷载产生的跨中弯矩和支点剪力，选择三轴和五轴载重汽车作为典型限载车辆模型。在此基础上，以设计活恒载比值为基本参数，采用85和04规范钢筋混凝土受弯和受剪抗力设计表达式，分别计算了85规范汽车-20级和汽车-超20级以及04规范公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级桥梁的限载系数。结果表明，在同一限载安全等级下，按85和04规范设计的中、小跨径钢筋混凝土简支梁桥，其限载值均由受弯抗力控制，建议按受弯抗力确定此类桥梁的限载取值。     

现行国内外公路桥梁汽车荷载及其响应的比较

比较了中国、美国、英国、日本、加拿大和澳大利亚等国家现行桥梁规范中的汽车荷载,着重讨论了荷载横向分布等桥梁简化计算方法,并以我国现行的JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范为蓝本,对各国规范中的汽车荷载在不同桥跨、车道上所产生的各种响应做了计算分析,取得了一些有益的结论.     

FRP-胶合木-UHPC组合梁桥设计与试验

为适应我国桥梁建设环境友好转型发展的需要,并针对传统木-混凝土组合梁自重大、长期变形大及耐久性不足,难以应用到中等跨径桥梁的问题,提出一种可整体预制、整跨吊装的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥。对20m、30m跨径的FRP-胶合木-UHPC组合梁桥试设计,并与同等跨径的传统木 混凝土组合梁桥和预应力混凝土梁桥进行材料用量和经济性的对比;对30m跨径的试设计桥梁进行荷载组合效应计算,根据计算结果以中国桥梁设计规范为基础,同时参考欧洲规范5,基于弹性设计法对FRP-胶合木-UHPC组合梁桥的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计计算;对30m跨径的试设计桥梁按照纵向1∶5的比例缩尺,设计制作了2根试验梁模型,并进行试验研究。研究结果表明：20m跨径的试设计桥梁的自重分别减至传统木-混凝土组合梁和预应力混凝土梁的72.7%和48.0%,全寿命造价分别为二者的79.1%及106.4%;30m跨径的试设计桥梁的自重减至预应力混凝土梁的49.3%,全寿命造价为它的134.0%;试设计FRP-胶合木-UHPC组合梁桥具有足够的抗弯与抗剪承载力,活载作用下的结构挠度小于限值,满足工程受力要求;按照欧洲规范5进行设计,结构具有较大安全储备,理论计算偏安全;FRP的植入使组合梁的极限承载能力提高了约8.6%,并能改善其破坏形态、提高延性。     

基于静力荷载试验的海印桥承载能力评价研究

对桥梁进行检测是确保桥梁安全性的有效手段。本文对局部维修后的主跨175 m跨径的双塔斜拉桥——海印桥实施静力荷载试验,测试静载工况下的桥梁变形,综合分析桥梁在设计荷载下的工作性能,试验结果表明,测试桥跨主体结构在设计荷载作用下,桥跨结构受力合理,具有良好的刚度与强度,其承载能力满足设计和规范要求。     

深圳特区公路简支梁桥设计荷载效应国内外规范比较研究

本文以英国、美国、香港规范和国内城A及汽 超 2 0荷载标准为基础 ,结合常用跨径的简支梁桥为例 ,以组合总效应相等的原则 ,进行影响线加载计算 ,得出各种荷载效应的相对系数 ,为特区该类型桥梁的设计提供参考     

不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

特重车交通荷载作用下大跨拱桥动力响应分析

为研究特重车交通荷载工况作用下大跨拱桥的动力响应特点,以河北省宣大高速公路上某大桥的动态称重系统所采集的近3年的交通数据为基础,定义并提取了特重车的交通荷载工况,进而分析了不同类型特重车交通荷载工况所占比例及每个特重车交通荷载工况车辆总质量的分布规律。利用随机车流-桥梁耦合振动分析软件计算了大跨拱桥在特重车交通荷载作用下的空间动力响应,并与新旧桥梁规范中的设计车辆荷载对应的响应进行了对比。结果表明:新规范对拱桥关键部位的设计荷载定义更为保守,实测的交通荷载工况中仅有极少数特重车交通荷载工况对应的响应超过了设计车辆荷载对应的响应;对于该大跨拱桥,新桥梁规范中的设计车辆荷载能够较充分地考虑大部分特重车交通荷载作用对桥梁结构整体受力产生的不利影响。     

铁路简支梁桥动力响应数值分析与实测验证

以某铁路简支梁桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS实现了列车荷载作用下简支梁桥自振特性分析与动力响应计算,并利用现场实测加速度响应对有限元计算结果进行了验证。基于验证后的有限元模型,研究了跨径、车速及车重等关键因素对铁路简支梁桥动力响应的影响,采用移动荷载模型分析该简支梁桥在列车荷载作用下的动力响应。结果表明:简支梁桥自振频率及加速度特征值与有限元计算值总体上吻合较好,但由于现场实测存在多种环境因素干扰,局部对比结果存在差异;有限元计算的加速度平均值大于现场实测值,但幅值相差不大且都呈周期性变化;桥梁1阶及3阶自振频率的实测值与有限元计算值较为接近;跨径、车速及车重等关键因素均对桥梁动力响应产生一定影响,随着列车车速的提高,简支梁桥动力响应明显增加,列车驶离桥梁后,桥梁自由振动的振幅随车速的提高显著增大;简支梁桥跨径与车重均对跨中截面挠度影响显著,在设计过程中应予以重视;所得结论可为铁路桥梁的动力性能评价提供参考。     

夔门大桥成桥荷载试验研究

介绍夔门大桥大跨径斜拉桥荷载试验的主要内容和方法,并结合理论计算,对该桥梁结构的实测应力、挠度进行对比分析。试验结果表明,该桥理论分析和设计计算方法可靠,施工质量优良,桥梁刚度和承载能力满足设计要求。研究结果可为同类型桥梁的设计和成桥试验提供参考。     

高墩大跨梁桥风荷载计算方法及数值比较

抗风计算是桥梁设计中的一个重要环节，各国现行规范对风阻力计算有不同的规定和公式。本文采用6种不同国家的规范，在不同地形、桥墩高度和梁长条件下，对大跨高墩梁桥进行了横向风荷载计算，并将这6种规范计算的横向风荷载墩底剪力和弯矩结果与抖振频域法计算的结果进行了比较。结果表明，基于中国2015年公路桥涵设计通用规范、中国2018年的公路桥梁抗风设计规范、日本公路桥梁抗风设计手册、英国钢混桥梁荷载规范的B类地形的风荷载结果非常相似；而A类、C类和D类地形之间存在一定差异；2017年美国公路桥梁设计规范和中国2012年建筑结构荷载规范在各种地形上与其他4种规范存在显著差异。我国建筑结构荷载规范的风荷载计算主要依赖建筑结构的经验参数，尺寸较大，对桥梁结构的适用性有限。对于高墩大跨梁桥，如跨宽比或跨深比超过30，或墩高宽比超过10.7的桥梁，由于忽略了气动弹性力的影响，使用这些规范计算出来的风荷载通常低于实际风荷载数值，在设计这类桥梁时必须考虑到这一点。     

基于三维数值仿真分析竖向荷载对水平承载力的影响

随着我国近年来大跨径桥梁及高层建筑的迅速发展,基桩的承载能力及桩长日益增大,竖向、横向组合荷载(倾斜荷载)作用下基桩的受力分析和设计理论已成为目前土木工程界急待解决的重要问题之一。针对我国现行规范将桩顶倾斜荷载分解为竖向和水平荷载分别计算,进行单方向荷载下的承载力、强度、构造计算、校核存在的不足。采用PLAXIS 3D FOUNDATION对竖向荷载作用下,非扩底桩和扩底桩的水平承载力进行三维数值仿真分析,提出了对规范进行修正的建议。