關于城市橋梁設計荷載探析

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1、關于城市橋梁設計荷載探析摘要：在對工程實例進行分析的基礎上，探討了城-A車道荷載、論述了城-A荷載在跨度LP=20m處不銜接對影響設計的問題,在進行了分析計算的基礎上,指出城-A車道荷載的相關建議值。關鍵詞：橋梁設計、城-A車道荷載、建議中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號：前言在進行城市橋梁設計工作時,會涉及到城市橋梁設計荷載的應用。在實際應用中發(fā)現(xiàn),對連續(xù)彎梁的計算影響最大的是城-A車道荷載在橋梁跨徑LP=20m的不銜接情況。通常體現(xiàn)在扭矩、水平力、支點反力的計算取值,因此分析探討城市橋梁設計荷載具有重大意義。二、城-A、城-B級車道荷載的來源所謂車道荷

2、載,最開始應用于美國。車道荷載形式簡明,實用性強,就防止車隊排列繁瑣的情況。與應用汽車荷載相比,應用車道荷載還能夠減少驗算掛車荷載的工作量,極大提高工作效率。1、我國城-A、城-B級車道荷載的確定原則6我國城-A、城-B級車道荷載的確定原則是盡量兼容汽-超20、掛-120及汽-20、掛-100的規(guī)定,根據(jù)汽車荷載與掛車荷載(除以系數(shù)1.25)的控制值來制定車道荷載的大小。車道荷載用以進行橋梁主結構的分析,包括主桁架、主梁、主拱圈等。車輛荷載用以計算橫隔梁、行車道板、橋臺等。在荷載的模式上,我國城-A、城-B級車道荷載采用的是均布荷載+單一集中荷載(彎矩與剪力不同值

3、)模式。2、我國城-A、城-B級車道荷載的折算確定了荷載的基本模式之后要進行荷載的折算。折算以汽-超20、掛-120及汽-20、掛-100荷載為基礎,在折算車道荷載時,要滿足下列三個基本公式:M=PL/4+qL2/8;Q=P+qL/2;W=P+qL。在以上公式里,M為跨中彎矩;Q為梁端剪力;W為荷載全重;P為車道荷載的集中力;q為均布荷載;L為橋梁跨度。按上述三個公式進行計算,推求出需要確定的城級荷載標準。三、《城市橋梁設計規(guī)范》CJJ11-2011中城-A級荷載的情況城-A級車道荷載的均布荷載標準值(qk)應為10.5kN/m。集中荷載標準值(Pk)的選取:當橋

4、梁計算跨徑小于或等于5m時，Pk=180kN;當橋梁計算跨徑等于或大于50m時，Pk6=360kN;當橋梁計算跨徑在5m-50m之間時，Pk值應采用直線內插求得。當計算剪力效應時，集中荷載標準值(Pk)應乘以1.2的系數(shù)。圖1、車道荷載四、實際應用城級荷載過程中存在的問題通過對上述城級荷載的觀察,大家會發(fā)現(xiàn)對于LP=20m時,城-A荷載有不銜接情況,城-B級車道荷載情況也是這樣。荷載的不銜接對分片的簡支梁影響不大,但對整體截面的連續(xù)彎梁影響較大。下面針對城-A荷載進行分析。設計實例:在某互通立交工程匝道橋設計為4~20m鋼筋混凝土連續(xù)箱梁,橋面全寬9m,曲線半徑為

5、R=50m,獨柱橋墩。分別對LP=20m、LP=20.1m情況進行分析,分析的原則是通過調整支座位置,保證邊墩支座最小支反力不小于20kN,避免邊墩支座脫空,并酌留安全儲備。計算分別采用孫廣華的彎梁計算軟件和橋梁博士軟件進行。截面形式見圖3。如表1所示，LP=20.1m梁跨計算結果。表1、20.1m跨梁計算結果2、如表2所示，LP=20m梁跨計算結果。表2、20m跨梁計算結果3、兩者分析對比從兩個軟件的計算數(shù)據(jù)可以看出,計算結果基本一致,證明了計算的可靠性。通過對兩種跨度的計算對比,分析可知:對于城市橋梁荷載標準,橋梁跨徑LP=206m時確實是一個突變點,在彎梁的

6、計算中,對支點反力、扭矩、水平力都有影響。最大支點反力相差100kN;梁端扭矩相差630kN·m,占扭矩值的24%~32%,影響到梁部抗扭鋼筋的配置以及邊墩支座的橫向間距;水平力相差154kN,約為LP=20m水平力的一半,影響到下部結構的尺寸和配筋?？偟内厔菔窃贚P=20m附近,跨度大反而最大支反力小,梁端扭矩小,制動墩水平力小。城市橋梁設計中,以16~50m中小跨度居多,特別是在互通立交的匝道橋,中小跨度的連續(xù)彎梁占了很大比重,橋梁布跨時,由于地下管線和地面道路的影響,同一匝道橋中往往有類(3×18+4×20+4×22)m的孔跨布置,由于LP=20m處設計荷載

7、突變,致使理論計算確定的支座反力、支座間距及橋墩尺寸也有突變,特別是對于連續(xù)梁跨度略小于20m時,邊墩雙支座橫向間距較大,而梁跨度略大于20m時,邊墩雙支座橫向間距較小,而且從上面結果來看,兩者的差距達到1.6~1.7m,與設計人員的邊墩支座間距和跨度成正比的習慣思維不一致,易導致設計上的失誤。五、城-A級荷載的修改建議探討1、修改的基本原則(1)考慮到計算的方便,建議的設計荷載也是采用均布荷載qK和集中荷載PK組成。6(2)城市橋梁,50m跨度以下的中小跨度橋梁居多,考慮到荷載的連續(xù)性,建議參照《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTGD60-2004,5~50m跨度按荷載

8、內插考慮。