公路橋梁的沖擊系數(shù)及其研究現(xiàn)狀
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁
【摘 要】本文扼要綜述了目前世界各國對公路橋梁沖擊系數(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)研究情況，介紹了國外幾個(gè)國家現(xiàn)在所采用公路架橋和曲橋的沖擊系數(shù)、并對國外公路橋梁動(dòng)為荷載的理論分析方法及最新成果作了綜合報(bào)導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】公路橋梁 沖擊系數(shù) 分析理論
一．概述
公路橋梁車輛引起的振動(dòng)問題一直是工程界一個(gè)十分感興趣的課題。它的研究自1849年WilliS開始，理論成果日益豐富。20世紀(jì)50年代BiggS假設(shè)車輛為彈簧支承的單質(zhì)量剛體分析了橋梁車輛振動(dòng)問題，并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。60年代我國李國豪教授研究了拱橋的車輛振動(dòng)問題。隨著計(jì)算機(jī)及有限元法的出現(xiàn)，Veletsos 和黃提出了分析橋梁車輛振動(dòng)的數(shù)值方法。80年代，我國項(xiàng)海帆教授指導(dǎo)他的博士生，對我國公路橋梁的沖擊系數(shù)做了很有價(jià)值的研究。90年代Wang和黃東洲將車輛和橋梁模擬為空間結(jié)構(gòu)，路面豎向的不平順假設(shè)為一平穩(wěn)各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過程，研究了多梁式橋、斜拉橋、剛架橋、曲線橋、斜橋及箱梁橋的車輛振動(dòng)問題，得到了不少重要結(jié)論。此外，我國不少學(xué)者在這一領(lǐng)域做了很多研究工作，限于篇幅，這里就不-一列舉。
在大量理論研究的同時(shí)，世界各國對橋梁車輛做了大量的實(shí)測研究，1958年美國AASHTO對18座跨徑為 15m的公路橋梁進(jìn)行了測試，結(jié)果最大位移沖擊系數(shù)為 0.63，但只有5％超過0、4，最大應(yīng)力沖擊系數(shù)為0.41，但只有5％超過0.29。 1956～1957年加拿大在Ontario實(shí)惻 352座公路橋梁的動(dòng)力放系數(shù)．最大力為0.75，但大多數(shù)不超過 0.3，已發(fā)現(xiàn)較大的沖擊系數(shù)發(fā)生在基頻為2-sHz的橋梁。1969～1971年加拿大在Ontario進(jìn)行了第二次橋梁車輛振動(dòng)的實(shí)測研究，實(shí)測結(jié)果最大沖擊系數(shù)在 0.3～0.85之間，Page和 Leonard（1976）報(bào)告了英國交通與道路研究室對 30座公路橋梁的實(shí)測結(jié)果，沖擊系數(shù)在0.1～0.75之間，他們還報(bào)導(dǎo)，如路面上設(shè)置一平滑的板塊，沖擊系數(shù)可達(dá)2.0。70年代新西蘭對 14座橋梁試驗(yàn)結(jié)果表明沖擊系數(shù)在0.1～0.7之間， 1981和 1983年澳大利亞道路委員會(huì)（ARRB）對一些短橋進(jìn)行了正常運(yùn)行狀態(tài)下的動(dòng)力測試。沖擊系數(shù)的變化在 0.08到 1.32之間。他們發(fā)現(xiàn)輕車會(huì)引起更高的沖擊系數(shù)。1980年加拿大進(jìn)行了第三次大規(guī)模橋梁車輛動(dòng)力測試。共有27座橋梁，橋型包括鋼橋、混凝土橋及木橋，跨徑在5～122m之間，橋面。引道及伸縮縫都處于好的狀態(tài)。結(jié)果表明沖擊系數(shù)一般在 0.45內(nèi)，少量超過 0.5。瑞士 50年代到80年代對226座橋梁進(jìn)行了動(dòng)力測試，其中大部分是預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，結(jié)果表明對基頻為 2～4Hz的橋梁，沖擊系數(shù)可達(dá) 0.7. 盡管世界各國對公路橋梁的車輛振動(dòng)問題做了大量的理論與實(shí)驗(yàn)研究，由于車輛引起的橋梁振動(dòng)的復(fù)雜性，加之在1991年之前，研究者都是采用比較簡單的平面力學(xué)模型。很多重要的橋梁沖擊特性都無法指示，甚至報(bào)導(dǎo)的結(jié)果相互矛盾。目前世界各國的沖擊系數(shù)基本上是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上制訂的。
二、目前一些國家的沖擊系數(shù)規(guī)范
1 美國
美國目前有兩種不同的設(shè)計(jì)規(guī)范，即：1996 AASHTO標(biāo)準(zhǔn)公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范和 1998AASHTO LRFD）橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范。前者的沖擊系數(shù)為跨徑的函數(shù)，即
I＝15．24/(L＋ 38．l）
這個(gè)公式是1931年在美國鐵路規(guī)范的基礎(chǔ)上制訂的，它適用于除曲線橋外的任何一種橋梁。美國 1998 AASHTO LRFD橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，對設(shè)計(jì)荷載作了很大修正，它包括卡車荷載和車道荷載兩部分，車道荷載不考慮沖擊系數(shù)。卡車荷載的沖擊系數(shù)規(guī)定為：
橋面節(jié)點(diǎn)I=0.75
疲勞與斷裂 I=0.15
其他 I＝ 0.33
美國對曲工字梁和曲箱梁橋的沖擊系數(shù)規(guī)范見表1和表2.這兩個(gè)表基本上是根據(jù)數(shù)值分析得到。汽車重量與橋梁重量之比有一定限制，且限于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)速健，其分析力學(xué)模型及表中數(shù)值還需要繼續(xù)研究。
2日本
日本1996年公路橋梁沖擊系數(shù)，在形式上類似美國。
3 加拿大
加拿大OHBD（COMTC，1983）規(guī)范中的沖擊系數(shù)為基頻的函數(shù)【1】。 1991 OHBD（OMT，1991）規(guī)范對沖擊系數(shù)作了很大改變，沖擊系數(shù)為輪軸的函數(shù)。
