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        橋梁設(shè)計(jì)荷載及其組合研究

        2020-08-02 08:35:56
        黑龍江交通科技 2020年7期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)速橋梁設(shè)計(jì)

        徐 京

        (黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院,黑龍江 哈爾濱 150080)

        1 橋梁設(shè)計(jì)荷載及其組合形式

        1.1 車(chē)輛離心力的取值方法

        離心力指的是在物體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的脫離旋轉(zhuǎn)中心的力,其能夠促使物體脫離旋轉(zhuǎn)中心,并沿著半徑以外方向發(fā)生偏離,其是與向心力方向相反的力。車(chē)輛離心力原理如圖1所示。

        圖1 車(chē)輛離心力原理

        在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,為了保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性,需要將離心力作為可變荷載進(jìn)行計(jì)算。如果橋梁的彎曲半徑在250 m以內(nèi),則在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須考慮離心力作用,在具體的計(jì)算過(guò)程中,需要綜合考慮彎曲半徑、設(shè)計(jì)速度等因素,這樣才能夠保證離心力系數(shù)的準(zhǔn)確性。我國(guó)規(guī)定的不同曲線半徑與車(chē)速其離心力的標(biāo)準(zhǔn)值如表1所示。

        表1 我國(guó)規(guī)定的不同曲線半徑與車(chē)速其離心力的標(biāo)準(zhǔn)值

        通過(guò)對(duì)表1進(jìn)行分析可見(jiàn),在車(chē)輛行駛速度保持一致時(shí),隨著彎曲半徑的縮小,離心力會(huì)逐漸增大;當(dāng)曲線半徑保持一致時(shí),隨著車(chē)速的減小,離心力也會(huì)不斷減?。蝗绻?chē)輛行駛速度不斷增加,隨著曲線半徑的縮小,離心力也會(huì)逐漸縮?。蝗绻?chē)速不斷減小,則隨著曲線半徑的縮小,離心力則會(huì)隨之增大。

        1.2 車(chē)輛荷載和沖擊力

        橋梁工程車(chē)道荷載有兩種形式,即均布荷載和集中荷載。在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要對(duì)車(chē)輛沖擊力進(jìn)行計(jì)算,同時(shí)也需要對(duì)車(chē)輛荷載進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)車(chē)輛沖擊力進(jìn)行計(jì)算時(shí),需要充分考慮結(jié)構(gòu)基頻,同時(shí)還需要注意高速的沖擊系數(shù)高于常規(guī)城市工程沖擊系數(shù)。在對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算時(shí),需要采用車(chē)道荷載形式,并對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部加載,另外,在對(duì)橋梁涵洞、擋土墻等結(jié)構(gòu)的壓力進(jìn)行計(jì)算時(shí),需要考慮車(chē)輛荷載。

        1.3 風(fēng)荷載

        風(fēng)的壓力大小是由區(qū)域地理環(huán)境、地形地貌、橋梁工程的結(jié)構(gòu)形式等所決定的,風(fēng)荷載也會(huì)對(duì)橋梁工程產(chǎn)生一定的影響,因此,在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要綜合考慮風(fēng)荷載因素,其中,最大風(fēng)速的計(jì)算公式如下:

        Vc=VK1VS1S2

        在上述公式中,V指的是每小時(shí)風(fēng)速;K1指的是風(fēng)重現(xiàn)期的系數(shù),以10年取0.85,以50年取0.94,以120年取1;S1指的是風(fēng)漏斗的參數(shù),S1指的是風(fēng)速的參數(shù)。如果無(wú)荷載因素,則考慮最小風(fēng)速的計(jì)算公式為:Vc=VK1K2,K2指的是與高度有關(guān)修正系數(shù);另外,在有荷載因素時(shí),最大風(fēng)速的計(jì)算公式為:Vc=VK1VS1S2,其中,S2指的是地面粗糙程度減少等相關(guān)因素。

        1.4 溫度荷載

        溫度荷載是隨著季節(jié)和日照而發(fā)生變化的,對(duì)于季節(jié)性溫差,可以根據(jù)等溫線圖進(jìn)行查詢,然后結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正,通常情況下,對(duì)于50年最小溫度,需要增加2 ℃,對(duì)于50年最大溫度,需要減小2 ℃,同時(shí),對(duì)于季節(jié)性溫差,還需要結(jié)合工程項(xiàng)目所在海拔高程進(jìn)行修訂,高程每增加100 m,最小溫度需要減小0.5 ℃,而最大溫度則需要減小1 ℃。日照溫差會(huì)對(duì)橋梁各個(gè)梯度的溫度產(chǎn)生影響,對(duì)于不同斷面形式以及不同的鋪裝類型,都會(huì)有一定的變化。根據(jù)BS規(guī)范,可以將橋梁鋪裝方式分為四種,即鋼箱梁鋼橋面鋪裝、混凝土梁或者箱梁橋面鋪裝、鋼桁架或者平板梁橋面鋪裝以及鋼桁架或者鋼箱梁的橋面鋪裝,不同鋪裝方式的溫度變化值夜有所不同。

        1.5 組合箱梁荷載效應(yīng)

        在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)于不同組合箱梁的效應(yīng)值,在跨徑變化過(guò)程中所表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)方面,不同國(guó)家的橋梁荷載有一定的區(qū)別,主要表現(xiàn)在荷載效應(yīng)值方面。在各個(gè)國(guó)家中,英國(guó)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值的彎曲半徑足底啊,是我國(guó)荷載效應(yīng)值的0.4~0.5倍。需要注意的是,隨著跨徑的不斷增加,功力橋梁荷載效應(yīng)值的變化趨勢(shì)大致相同,各個(gè)國(guó)家的差距也并不明顯。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要結(jié)合橋梁工程結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài),對(duì)各個(gè)影響因素所造成的差異進(jìn)行計(jì)算。

        2 結(jié) 語(yǔ)

        綜上所述,隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,交通工程建設(shè)數(shù)量逐漸增多,同時(shí),對(duì)于橋梁荷載的要求也越來(lái)越高。在橋梁工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),如果沒(méi)有綜合考慮車(chē)輛荷載因素的影響,就會(huì)造成橋梁安全系數(shù)降低。

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