胡勝來(lái), 李夫凱
(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230088)
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橋梁結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)研究分析
胡勝來(lái),李夫凱
(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥230088)
摘要:隨著橋梁理論與建設(shè)水平的發(fā)展,橋梁的建設(shè)跨徑越來(lái)越大,預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁以其成熟的施工工藝、低廉的造價(jià)、方便的后期養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛的應(yīng)用。而目前橋梁規(guī)范對(duì)沖擊系數(shù)的規(guī)定,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)同計(jì)算值仍有一定的離異現(xiàn)象,文章通過(guò)國(guó)內(nèi)幾座橋梁的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)同規(guī)范公式計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析,望能為以后該類橋梁設(shè)計(jì)提供參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞:橋梁理論;施工工藝;沖擊系數(shù);對(duì)比分析
1橋梁沖擊系數(shù)理論
汽車的沖擊系數(shù)是汽車過(guò)橋時(shí)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的豎向動(dòng)力效應(yīng)的增大系數(shù)。沖擊作用有車體的振動(dòng)和橋跨結(jié)構(gòu)自身的變形和振動(dòng)。當(dāng)車輛的振動(dòng)頻率與橋跨結(jié)構(gòu)的自振頻率一致時(shí),即形成共振,其振幅(即撓度)比一般的振動(dòng)大許多。沖擊影響一般都是用靜力學(xué)的方法,即將車輛荷載作用的動(dòng)力影響用車輛的重力乘以沖擊系數(shù)來(lái)表達(dá)。一般來(lái)說(shuō),跨徑越大、剛度越小對(duì)動(dòng)荷載的緩沖作用越強(qiáng)[1-2],其沖擊作用也就越小。根據(jù)文獻(xiàn)[3]汽車的沖擊系數(shù)表示為
其中,Yjmax為在汽車過(guò)橋時(shí)測(cè)得的效應(yīng)時(shí)間歷程曲線上,最大靜力效應(yīng)處量取的最大靜力效應(yīng)值;Ydmax為在效應(yīng)時(shí)間歷程曲線上最大靜力效應(yīng)處量取的最大動(dòng)效應(yīng)值。實(shí)際計(jì)算時(shí)按文獻(xiàn)[3]為
當(dāng)f<1.5 Hz 時(shí),μ=0.05。
當(dāng)1.5 Hz 當(dāng)f>14 Hz 時(shí),μ=0.45。 其中,f為結(jié)構(gòu)的基頻。 2橋梁沖擊系數(shù)影響因素分析 根據(jù)文獻(xiàn)[3]沖擊系數(shù)同橋梁結(jié)構(gòu)的基頻成正向關(guān)系。橋梁結(jié)構(gòu)的基頻反映了結(jié)構(gòu)的尺寸、類型、建筑材料等動(dòng)力特性內(nèi)容,它直接反映了沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。實(shí)際橋梁沖擊系數(shù)不僅同結(jié)構(gòu)自身固有的特性有關(guān),同車輛的動(dòng)力特性(包括車輛的軸數(shù)、軸重、軸距、自振頻率以及減振裝置和彈簧中摩擦裝置提供的阻力等)有關(guān),同支座、伸縮縫、橋頭引道的平整度、車輛的數(shù)量和在橋上的行駛位置等等都有關(guān)系[4-5]。由此可以看到規(guī)范對(duì)沖擊系數(shù)的規(guī)定主要考慮的橋梁本身的固有特性,而沖擊系數(shù)是一個(gè)綜合性系數(shù),橋梁沖擊系數(shù)的研究是一個(gè)很復(fù)雜且漫長(zhǎng)的問(wèn)題,必然導(dǎo)致一定的離異情況[6-7]。 3 橋梁沖擊系數(shù)理論值同實(shí)測(cè)值分析 3.1 蕪湖市荊山橋檢測(cè) (1) 蕪湖市荊山橋主橋跨徑為62.5 m+105 m+62.5 m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu),雙幅布置,單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu),根據(jù)成橋檢測(cè)結(jié)果,橋梁實(shí)測(cè)基頻為1.25 Hz, 按文獻(xiàn)[3],沖擊系數(shù)理論值為0.05。采用跑車檢測(cè)沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值見(jiàn)表1所列。 表1 荊山橋主橋沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值 (2) 荊山橋北引橋第7聯(lián)為36.18 m+40 m+38.78 m不等跨等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu),雙幅布置,單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu),根據(jù)成橋檢測(cè)結(jié)果,橋梁實(shí)測(cè)基頻為4.07 Hz,按文獻(xiàn)[3],沖擊系數(shù)理論值為0.232。采用跑車檢測(cè)沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值見(jiàn)表2所列。 表2 車荊山橋北引橋沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值 (3) 荊山橋南引橋?yàn)榈冉孛骖A(yù)應(yīng)力混凝土組合小箱梁,先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu),單跨跨徑32 m,雙幅布置,根據(jù)成橋檢測(cè)結(jié)果,橋梁實(shí)測(cè)基頻為3.97 Hz,按文獻(xiàn)[3],沖擊系數(shù)理論值為0.228。采用跑車檢測(cè)沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值,見(jiàn)表3所列。 表3 荊山橋南引橋沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值 3.2吉林九站松花江大橋 吉林九站松花江大橋?yàn)?5 m+120 m+75 m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋[1,4],雙幅橋布置,單幅橋?yàn)閱蜗鋯问掖笙淞航Y(jié)構(gòu),橋梁實(shí)測(cè)基頻為1.515 Hz, 按文獻(xiàn)[3],沖擊系數(shù)理論值為0.057 7,檢測(cè)沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值見(jiàn)表4所列。 表4 吉林九站松花江大橋沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值 3.3某55 m+2×100 m+55 m大橋檢測(cè) 某大橋?yàn)殡p幅分離式多跨連續(xù)梁橋,主橋跨徑組合為55 m+2×100 m+55 m,單箱單室大箱梁結(jié)構(gòu),根據(jù)成橋檢測(cè)[8-10]結(jié)果,橋梁實(shí)測(cè)基頻為1.2 Hz,按文獻(xiàn)[3],沖擊系數(shù)理論值為0.057 7,檢測(cè)沖擊系數(shù)檢測(cè)值見(jiàn)表5所列。 表5 某55 m+2×100 m+55 m大橋沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值 4結(jié)束語(yǔ) 本文以剛成橋檢測(cè)的荊山橋及已經(jīng)施工運(yùn)營(yíng)多年的另外兩座橋梁為例,通過(guò)實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)同按規(guī)范計(jì)算的沖擊系數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比,可以看出,沖擊系數(shù)的離異性較大,在小跨徑橋梁中沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值偏小于按規(guī)范計(jì)算理論值,而對(duì)于大跨徑橋梁中沖擊系數(shù)的實(shí)測(cè)值又偏大于計(jì)算理論值,因此在小跨徑橋梁中沖擊系數(shù)規(guī)范規(guī)定是偏于安全的,而對(duì)于大跨徑橋梁沖擊系數(shù)設(shè)計(jì)者對(duì)規(guī)范計(jì)算的理論值應(yīng)視具體情況采用。 〔參考文獻(xiàn)〕 [1]姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1996. [2]李瑩雪.橋梁行車沖擊系數(shù)測(cè)試分析方法試驗(yàn)研究[D]. 重慶:重慶交通大學(xué),2012. [3]JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S]. [4]楊艷娟.公路橋梁沖擊系數(shù)的理論分析與探討[J].低溫建筑技術(shù),2009(9): 49-50. [5]王海城,施尚偉.橋梁沖擊系數(shù)影響因素分析及偏差成因[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,26(5):25-27. [6]王小龍.基于規(guī)范方法的連續(xù)梁橋沖擊系數(shù)影響因素分析[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2009. [7]劉樹(shù)杰.軍用橋梁沖擊系數(shù)探討及其動(dòng)態(tài)測(cè)試[J].工兵裝備研究,2007(4):28-31. [8]張為民,大跨度混凝土公路橋梁沖擊系數(shù)的探討[J].低溫建筑技術(shù),2009(5):42-43. [9]何東坡.吉林九站松花江公路大橋荷載試驗(yàn)與結(jié)構(gòu)分析[D].沈陽(yáng):東北林業(yè)大學(xué),2002. [10]邵旭東.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京:人民交通出版社,2007. 收稿日期:2016-01-21;修改日期:2016-01-25 作者簡(jiǎn)介:胡勝來(lái)(1978-),男,安徽樅陽(yáng)人,安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司高級(jí)工程師. 中圖分類號(hào):U443.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-5781(2016)01-0011-02