桥梁设计荷载及其组合研究

2020-08-02徐京

黑龙江交通科技 2020年7期

关键词：离心力桥梁工程风速

徐京

(黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江哈尔滨 150080)

1 桥梁设计荷载及其组合形式

1.1 车辆离心力的取值方法

离心力指的是在物体旋转过程中所产生的脱离旋转中心的力，其能够促使物体脱离旋转中心，并沿着半径以外方向发生偏离，其是与向心力方向相反的力。车辆离心力原理如图1所示。

图1 车辆离心力原理

在进行桥梁设计过程中，为了保证结构设计的准确性和可靠性，需要将离心力作为可变荷载进行计算。如果桥梁的弯曲半径在250 m以内，则在桥梁设计过程中，必须考虑离心力作用，在具体的计算过程中，需要综合考虑弯曲半径、设计速度等因素，这样才能够保证离心力系数的准确性。我国规定的不同曲线半径与车速其离心力的标准值如表1所示。

表1 我国规定的不同曲线半径与车速其离心力的标准值

通过对表1进行分析可见，在车辆行驶速度保持一致时，随着弯曲半径的缩小，离心力会逐渐增大；当曲线半径保持一致时，随着车速的减小，离心力也会不断减小；如果车辆行驶速度不断增加，随着曲线半径的缩小，离心力也会逐渐缩小；如果车速不断减小，则随着曲线半径的缩小，离心力则会随之增大。

1.2 车辆荷载和冲击力

桥梁工程车道荷载有两种形式，即均布荷载和集中荷载。在进行桥梁设计过程中，需要对车辆冲击力进行计算，同时也需要对车辆荷载进行计算。在对车辆冲击力进行计算时，需要充分考虑结构基频，同时还需要注意高速的冲击系数高于常规城市工程冲击系数。在对桥梁工程结构进行计算时，需要采用车道荷载形式，并对桥梁工程结构进行局部加载，另外，在对桥梁涵洞、挡土墙等结构的压力进行计算时，需要考虑车辆荷载。

1.3 风荷载

风的压力大小是由区域地理环境、地形地貌、桥梁工程的结构形式等所决定的，风荷载也会对桥梁工程产生一定的影响，因此，在进行桥梁设计过程中，需要综合考虑风荷载因素，其中，最大风速的计算公式如下：

Vc=VK1VS1S2

在上述公式中，V指的是每小时风速；K1指的是风重现期的系数，以10年取0.85，以50年取0.94，以120年取1；S1指的是风漏斗的参数，S1指的是风速的参数。如果无荷载因素，则考虑最小风速的计算公式为：Vc=VK1K2，K2指的是与高度有关修正系数；另外，在有荷载因素时，最大风速的计算公式为：Vc=VK1VS1S2，其中，S2指的是地面粗糙程度减少等相关因素。

1.4 温度荷载

温度荷载是随着季节和日照而发生变化的，对于季节性温差，可以根据等温线图进行查询，然后结合实际情况进行修正，通常情况下，对于50年最小温度，需要增加2 ℃，对于50年最大温度，需要减小2 ℃，同时，对于季节性温差，还需要结合工程项目所在海拔高程进行修订，高程每增加100 m，最小温度需要减小0.5 ℃，而最大温度则需要减小1 ℃。日照温差会对桥梁各个梯度的温度产生影响，对于不同断面形式以及不同的铺装类型，都会有一定的变化。根据BS规范，可以将桥梁铺装方式分为四种，即钢箱梁钢桥面铺装、混凝土梁或者箱梁桥面铺装、钢桁架或者平板梁桥面铺装以及钢桁架或者钢箱梁的桥面铺装，不同铺装方式的温度变化值夜有所不同。

1.5 组合箱梁荷载效应

在进行桥梁设计过程中，对于不同组合箱梁的效应值，在跨径变化过程中所表现出的变化趋势方面，不同国家的桥梁荷载有一定的区别，主要表现在荷载效应值方面。在各个国家中，英国的荷载标准值的弯曲半径足底啊，是我国荷载效应值的0.4～0.5倍。需要注意的是，随着跨径的不断增加，功力桥梁荷载效应值的变化趋势大致相同，各个国家的差距也并不明显。在具体的设计过程中，需要结合桥梁工程结构的极限状态，对各个影响因素所造成的差异进行计算。