極限荷載作用下簡(jiǎn)支梁橋沖擊系數(shù)研究

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1、極限荷載作用下簡(jiǎn)支梁橋沖擊系數(shù)研究袁向榮，吳晶55極限荷載作用下簡(jiǎn)支梁橋沖擊系數(shù)研究袁向榮。吳晶(1．廣州大學(xué)土木工程學(xué)院，廣東廣州510006；2．廣州市交正交通建設(shè)工程檢測(cè)有限公司，廣東廣州510378)摘要：為探索極限荷載作用下，沖擊系數(shù)計(jì)算值與規(guī)范規(guī)定值的關(guān)系，為實(shí)際工程中橋梁沖擊系數(shù)計(jì)算提供參考，參照《89橋規(guī)》選擇車(chē)輛，采用二軸、三軸和五軸車(chē)輛的半車(chē)模型，依據(jù)橋梁檢測(cè)規(guī)范中荷載效應(yīng)的概念，將車(chē)輛荷載與規(guī)范的極限荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)應(yīng)，按照車(chē)橋耦合振動(dòng)分析方法進(jìn)行沖擊系數(shù)研究。通過(guò)計(jì)算某30m跨徑簡(jiǎn)支T梁橋在

2、各級(jí)汽車(chē)荷載作用下的撓度，得到?jīng)_擊系數(shù)，并將結(jié)果與《89橋規(guī)》、《04橋規(guī)》取值進(jìn)行比較，分析結(jié)果表明：當(dāng)荷載較小時(shí)，計(jì)算的沖擊系數(shù)相對(duì)于規(guī)范值偏大，當(dāng)荷載效應(yīng)接近于1時(shí)，即車(chē)輛荷載在橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)的意義上與規(guī)范極限荷載接近時(shí)，計(jì)算所得沖擊系數(shù)滿足《04橋規(guī)》中關(guān)于沖擊系數(shù)的規(guī)定，說(shuō)明《04橋規(guī)》中關(guān)于沖擊系數(shù)的規(guī)定是合理的。關(guān)鍵詞：車(chē)橋耦合振動(dòng)；沖擊系數(shù)；汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；荷載效應(yīng)中圖分類(lèi)號(hào)：U441．3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671—7767(2014)01—0055—051前言于規(guī)范值。施尚偉口1]收集了4O座

3、跨徑13～50m《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60—2004)簡(jiǎn)支梁橋和26座跨徑14~50m連續(xù)梁橋的沖擊系(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《04橋規(guī)》)規(guī)定，汽車(chē)荷載的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)實(shí)測(cè)值，簡(jiǎn)支梁實(shí)測(cè)值均小于規(guī)范值，大于3Om值為汽車(chē)荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)，按照橋梁的的連續(xù)梁實(shí)測(cè)值接近規(guī)范值或稍大。盛國(guó)剛n計(jì)固有頻率，沖擊系數(shù)的取值范圍為0．05～0．45l1]。算了3×401TI連續(xù)梁橋的車(chē)橋耦合振動(dòng)，按照其計(jì)是重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，取值范圍較大，因此近年對(duì)u算結(jié)果判斷，沖擊系數(shù)計(jì)算值大于規(guī)范值。趙劍_】朝取值的研究比較多。卜建清等[

4、2]采用數(shù)值方法分析收集了大量橋梁的沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值，并對(duì)其進(jìn)行了了路面不平順、橋梁損傷、汽車(chē)參數(shù)和速度對(duì)沖擊系回歸分析，實(shí)測(cè)值中除個(gè)別值大于規(guī)范值外，絕大多數(shù)的影響。張為民L3“]分別基于試驗(yàn)和計(jì)算對(duì)沖擊數(shù)均小于規(guī)范值。田玉梅n通過(guò)3座橋梁的動(dòng)載系數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明大跨徑連續(xù)粱的實(shí)測(cè)值大試驗(yàn)，得到的沖擊系數(shù)均大于規(guī)范值。桂水榮口釘對(duì)于規(guī)范值，大跨徑斜拉橋計(jì)算值大于規(guī)范值。孫偉4×40m先簡(jiǎn)支后連續(xù)梁橋進(jìn)行了計(jì)算和動(dòng)載試驗(yàn)良L5基于6×20m連續(xù)空心板橋試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的分析，計(jì)算值和試驗(yàn)值吻合較好，得到的最大沖擊系

5、最大沖擊系數(shù)略小于規(guī)范值。宋一凡_6通過(guò)計(jì)算分?jǐn)?shù)值大于規(guī)范值。析，得到橋梁自振頻率在2～4Hz時(shí)，沖擊系數(shù)最以上對(duì)沖擊系數(shù)的研究，有基于實(shí)測(cè)值的也有大。漆景星_7采用車(chē)橋耦合振動(dòng)分析方法計(jì)算了基于理論計(jì)算的，多數(shù)研究均出現(xiàn)大于規(guī)范取值的30m簡(jiǎn)支T梁橋的沖擊系數(shù)，20m／s車(chē)速下計(jì)算結(jié)果，基于此，部分研究者認(rèn)為規(guī)范規(guī)定的沖擊系數(shù)值大于規(guī)范值。姜長(zhǎng)宇]對(duì)30m+45m+3Om連取值偏低。實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)偏小的情況n¨]，由于缺續(xù)梁進(jìn)行車(chē)橋耦合振動(dòng)計(jì)算，得到主、邊跨沖擊系數(shù)少試驗(yàn)設(shè)置數(shù)據(jù)，無(wú)法判斷偏小的原因。偏大的情略大于

6、規(guī)范值，支點(diǎn)截面沖擊系數(shù)明顯大于規(guī)范值，況是由于計(jì)算和實(shí)測(cè)大都采用i或2輛車(chē)，且車(chē)輛若規(guī)范值按第2階或第3階頻率計(jì)算，兩者差距減重量偏小，可以認(rèn)為采用的車(chē)輛荷載與規(guī)范規(guī)定的小。袁向榮l9]認(rèn)為偶、奇數(shù)跨連續(xù)梁中支點(diǎn)截面應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值差距較大，車(chē)輛荷載小，橋梁靜載變形一定分別按第2階或第3階頻率計(jì)算。王海城[1叩通過(guò)小，但輕車(chē)引起的橋梁振動(dòng)不一定小，因此可能導(dǎo)致7Om跨徑石拱橋動(dòng)載試驗(yàn)，得到的沖擊系數(shù)明顯大由動(dòng)靜響應(yīng)比計(jì)算所得沖擊系數(shù)偏大。Kwasniewski收稿日期：2013—07—05基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)

7、目(51078093，51278137)；廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(12C42011564)；西南交通大學(xué)牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題(TPLIO01)作者簡(jiǎn)介：袁向榮(1957一)，男，教授，1989年畢業(yè)于西南交通大學(xué)一般力學(xué)專(zhuān)業(yè)，工學(xué)碩士，1992年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁與隧道工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)博士，1994年于南京航空航天大學(xué)機(jī)械工程振動(dòng)與沖擊方向博士后流動(dòng)站出站(E—mail：rongxyuan@163．corn)。56世界橋梁2014，42(1)等對(duì)3x21．7rn的公路橋梁進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)研究l1，單車(chē)試驗(yàn)時(shí)沖

8、擊系數(shù)值為0．025～1．640，雙車(chē)試驗(yàn)時(shí)為0．2～0．5，他們認(rèn)為試驗(yàn)中較大的沖擊系數(shù)沒(méi)有意義，因?yàn)闆_擊系數(shù)偏大時(shí)對(duì)應(yīng)的是輕荷載，而輕荷載作用下的靜變形較小，但輕荷載引起的動(dòng)變形并沒(méi)有相應(yīng)減小，這樣得到的沖擊系數(shù)偏大?；谝陨衔墨I(xiàn)的分析，按照極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)該采用與規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值接近的極限車(chē)輛荷載對(duì)沖擊系數(shù)進(jìn)行研究。《04橋規(guī)》的車(chē)道荷載為均布荷