重载车辆调查及中小跨径梁桥荷载效应分析

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随着我国经济的快速发展,交通运输结构发生显著变化,交通量、车辆载重均有明显提高,给公路桥梁的运营安全带来了严峻考验。因此,本文以京港澳高速公路石安路段为背景,进行该路段车辆实测调查与重载车辆参数分析,探讨实际重载车辆对中小跨径混凝土梁桥的影响程度,并与我国规范规定的汽车荷载进行比较分析,为公路桥梁设计及规范制定提供基础数据和借鉴。进行的主要工作和得到的主要结论为:(1)采用动态称重系统调查典型桥梁所在路段的交通信息,经车辆样本数据筛选和车型分类,运用数理统计与概率方法,得到调查路段车辆车型、轴数、轴重、轴间距等车辆参数的分布特征;确定以25吨1+2轴型(单轴单轮+单轴双轮)的2轴货车为主车模型,77吨1+2+3(单轴单轮+双轴双轮~三轴双轮)的6轴货车为重车模型;结合我国现行公路超限车辆认定标准,建立重载交通下的汽车车队模型。(2)建立新建中小跨径混凝土简支梁桥有限元模型,对比分析重载车辆荷载作用下各跨径梁桥荷载效应与04规范公路-I级荷载效应,研究表明:对于10m至50m跨径的简支梁桥,重载车辆作用产生的弯矩、剪力、挠度效应分别为04规范公路-I级荷载效应的1.20~1.40倍、0.92~1.32倍和1.31~1.40倍,且跨径越小重载车辆荷载效应越明显;对具有该重载交通特性的简支梁桥进行结构设计时,重载车辆作用产生的效应可保守地按04规范公路-I级荷载作用效应的1.40倍取值。(3)建立已建中小跨径混凝土简支梁桥有限元模型,对比分析重载车辆荷载作用下各跨径梁桥荷载效应与89规范汽车-超20荷载效应,研究表明:对于10m至50m跨径的简支梁桥,重载车辆作用产生的弯矩、剪力、挠度效应分别为89规范汽车-超20荷载效应的1.28~1.49倍、1.14~1.32倍和1.22~1.44倍,且跨径越小重载车辆荷载效应越明显;对具有该重载交通特性的简支梁桥进行维修养护与加固设计时,重载车辆作用产生的效应可保守地按89规范汽车-超20荷载作用效应的1.50倍取值。(4)分别进行15规范公路-I级荷载与04规范公路-I级荷载、89规范汽车-超20荷载和重载车辆产生的荷载效应对比,结果表明:梁桥跨径越小,15规范相比04规范和89规范对荷载效应的提升越明显;重载车辆对新建梁桥的弯矩、剪力、挠度效应分别为15规范公路-I级荷载效应的1.02~1.25倍、0.92~1.13倍和1.06~1.29倍;重载车辆对已建梁桥的弯矩、剪力、挠度效应分别为15规范公路-I级荷载效应的0.94~1.20倍、0.82~1.13倍和1.08~1.30倍;对具有该重载交通特性的简支梁桥进行结构设计时,新旧梁桥在重载车辆作用下的效应可保守地按15规范公路-I级荷载作用效应的1.30倍取值。
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