中歐規范橋梁汽車荷載模式比較

吳 梟

(東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

中歐規范橋梁汽車荷載模式比較

吳 梟

(東北林業大學，黑龍江 哈爾濱 150040)

通過介紹歐洲規范中汽車荷載模式的相關規定，并與中國規范中的汽車荷載模式進行比較分析，深入探討了二者在汽車荷載模式上的異同點，并分析了造成差異的原因，為歐洲規范的研究提供了一定的借鑒價值。

歐洲規范，橋梁工程，汽車荷載

0 引言

歐洲規范代表了世界范圍內的先進水平，而且涵蓋范圍廣，在很多領域內都有相關的標準。且近年來，隨著經濟全球化進程加快以及中國土木建設水平提高，國內土建行業開始越來越多的承建海外工程，很大一部分的海外工程均采用歐洲規范設計，這也就使得對歐洲規范的研究具有很高的實踐價值[1,2]。歐洲規范在許多規定上都和中國規范有相似之處，但也有一些規定和中國規范有較大區別。本文介紹歐洲規范中的汽車荷載模式的相關規定，并和中國規范的汽車荷載模式進行了比較及計算分析。

1 中歐規范汽車荷載模式介紹

1.1 歐洲規范

根據歐洲規范[3]，車道數量劃分與橋面寬度有關，將橋面寬度除以3得到的整數部分就是行車道的數量，剩下的部分便為剩余區域。

歐洲規范汽車荷載分為4種模式，分別是Load Mode1，Load Mode2，Load Mode3及Load Mode4(下文簡稱LM1，LM2，LM3，LM4)。其中LM1由雙軸集中荷載及均布面荷載組成，適用于整體和局部驗算；LM2由一個單軸荷載組成，適用于整體和局部計算；LM3為與常見汽車規格不同的特殊車輛荷載，常用于有特殊荷載要求時的計算；LM4為人群荷載，集度為5 kN/m2，作用在行車道上，單獨進行計算，不與LM1，LM2，LM3進行組合，如考慮人行道荷載，則人群荷載集度取3 kN/m2，只作用在人行道位置，并可以與LM1進行組合[4]。

由上述內容可知，歐洲規范汽車荷載模式中的LM1與中國規范中的公路Ⅰ，Ⅱ級車道荷載對應，由于篇幅限制，本文僅給出LM1的布置形式。

LM1由一個均布荷載及雙軸集中荷載組成。多車道時，每條車道的荷載布置模式并不相同，荷載依次有所減小，具體特征值見圖1和表1。

表1 LM1荷載取值規定

位置軸載Qik/kN均布載qik/kN·m-2車道13009車道22002.5車道31002.5剩余車道02.5剩余區域02.5

1.2 中國規范

對于中國規范汽車荷載[5]：汽車荷載分為公路Ⅰ級和公路Ⅱ級荷載，汽車荷載分為車道荷載及車輛荷載，分別對應整體計算及局部計算，二者作用不疊加。車道荷載由均布荷載及一個集中荷載組成，布置形式見圖2，其中公路Ⅰ級車道荷載qk=10.5 kN/m，Pk按以下規定選?。寒敇蛄嚎鐝讲淮笥? m時，Pk=180 kN，當橋梁跨徑不小于50 m時，Pk=270 kN，當橋梁跨徑在5 m～50 m之間時，Pk由內插求得。而公路Ⅱ級車道荷載的qk，Pk均按公路Ⅰ級車道荷載的0.75倍取用。

關于橋面車道寬度及車道數有以下規定：

根據JTG D60-2004公路橋涵通用設計規范第3.3.1條規定，車道寬度跟橋梁設計速度有關，具體對應情況見表2。

表2 車道寬度

根據JTG D60-2004公路橋涵通用設計規范第4.3.1條規定，橋面車道數跟橋面寬度有關，具體規定見表3。

表3 橋面設計車道數

規范中還規定：當橋面車道數大于2時，車道荷載需要根據車道數量進行折減，但折減后的車道荷載效應值不應小于兩車道的荷載效應值，車道對應折減系數見表4。

表4 橫向折減系數

一般情況下，汽車荷載在計算時應考慮汽車沖擊力的影響，即汽車荷載的標準值需乘以1+μ，而μ的取值有以下規定：當f<1.5 Hz時，μ=0.05；當1.5 Hz≤μ≤14 Hz時，μ=0.176 7lnf-0.015 7；當f>14 Hz時，μ=0.45；其中，f代表結構基頻。

2 中歐規范汽車荷載比較及計算分析

2.1 項目概況介紹

某預應力簡支空心板橋，跨徑為13 m，計算跨徑為12.6 m，橋面布置為11 m行車道+2×0.5 m防撞墻，橫斷面內由9片空心板組成，車輛為單向行駛，設計時速為60 km/h；設計汽車荷載采用歐洲規范中的LM1及中國規范中的公路Ⅰ級。利用梁格法，采用Midas Civil 2012建立空間有限元模型進行計算。

2.2 歐洲規范

根據相關規定，橋面劃分為3個車道及2 m的剩余區域。通過計算，跨中斷面汽車荷載彎矩效應值見表5。

表5 歐洲規范跨中彎矩效應值

2.3 中國規范

根據相關規定，橋面劃分為3個車道，沖擊系數經計算為1.323，車道荷載效應值需乘以0.78的車道折減系數。通過計算，跨中斷面汽車荷載彎矩效應值見表6。

表6 中國規范跨中彎矩效應值

2.4 比較分析

通過對中歐規范下汽車荷載跨中彎矩效應值的比較可以發現，在同一橋梁設計參數相同的情況下，歐洲規范LM1荷載彎矩值比中國規范公路Ⅰ級荷載彎矩值大19.4%，分析其原因為：中歐規范汽車荷載布置模式的差異是造成彎矩值不同的重要原因；歐洲規范車道寬度小于中國規范，所以相同車道寬度下歐洲規范可能會有更多的車道，在車道相同的情況下，歐洲規范下橋面還存在布有均布荷載剩余區域，本例中剩余車道寬度為2 m，而中國規范中并沒有此項規定。

3 結語

總結中歐規范下汽車荷載的異同點如下：

1)二者都采用車道結合車輛的布置形式。

2)歐洲規范有四種汽車荷載模式，分別適用整體、局部計算，且對于特殊車輛荷載有專門規定，而中國規范中只有一種汽車荷載模式，在這一點上歐洲規范規定更為詳細。

3)：中國規范根據設計時速規定了不同的車道寬度，從3 m到3.75 m不等，而歐洲規范的車道寬度為3 m；車道數量上二者都是根據橋面寬度來確定，但中國規范還要考慮車輛的單或雙向行駛；歐洲規范中，在車道分配剩余的區域上，有均布荷載作用，而中國規范中并無此項規定。

4)中國規范中，當車道數不小于2時，汽車荷載效應值應乘以相應的折減系數，而在歐洲規范中并無折減系數的規定，但LM1模式下每條車道的荷載依次減小，起到了相似的效果。

5)中國規范中，公路Ⅰ，Ⅱ級荷載計算時需根據橋梁跨徑及截面形式乘以相應的沖擊系數，但歐洲規范中LM1并不需要考慮沖擊系數。

[1] 王永強,王 勇.歐洲規范的現狀與未來發展[J].公路工程,2007(5):167-170,184.

[2] 李亞東.歐洲規范及其近期進展[J].橋梁建設,1999(3):60-64.

[3] BS EN 1991-2:2003，Eurocode 1:Actions on Structures Part 2,Traffic Loads on Bridges[S].

[4] 黎述亮,楊 勇,李 俊,等.歐洲規范中公路橋梁設計活載分析[J].世界橋梁,2011(5):52-55.

[5] JTG D60-2004,公路橋涵通用設計規范[S].

The comparison of Chinese vehicle loads mode and European vehicle loads mode

WU Xiao

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

This paper introduces the European vehicle load mode in the relevant norms, comparing with the standard of Chinese vehicle load mode. It discusses the similarities and differences by calculating, and analyzes the causes of the differences. It may provide a certain reference value for the European normative research.

European standard, bridge engineering, vehicle loads

1009-6825(2014)31-0199-03

2014-08-29

吳 梟(1990- )，男，在讀碩士

U441.2

A