公路橋梁的沖擊系數及其研究現狀
發布時間：2010-01-14 共2頁
【摘 要】本文扼要綜述了目前世界各國對公路橋梁沖擊系數的理論與實驗研究情況，介紹了國外幾個國家現在所采用公路架橋和曲橋的沖擊系數、并對國外公路橋梁動為荷載的理論分析方法及最新成果作了綜合報導。
【關鍵詞】公路橋梁 沖擊系數 分析理論
一．概述
公路橋梁車輛引起的振動問題一直是工程界一個十分感興趣的課題。它的研究自1849年WilliS開始，理論成果日益豐富。20世紀50年代BiggS假設車輛為彈簧支承的單質量剛體分析了橋梁車輛振動問題，并得到實驗驗證。60年代我國李國豪教授研究了拱橋的車輛振動問題。隨著計算機及有限元法的出現，Veletsos 和黃提出了分析橋梁車輛振動的數值方法。80年代，我國項海帆教授指導他的博士生，對我國公路橋梁的沖擊系數做了很有價值的研究。90年代Wang和黃東洲將車輛和橋梁模擬為空間結構，路面豎向的不平順假設為一平穩各態歷經的隨機過程，研究了多梁式橋、斜拉橋、剛架橋、曲線橋、斜橋及箱梁橋的車輛振動問題，得到了不少重要結論。此外，我國不少學者在這一領域做了很多研究工作，限于篇幅，這里就不-一列舉。
在大量理論研究的同時，世界各國對橋梁車輛做了大量的實測研究，1958年美國AASHTO對18座跨徑為 15m的公路橋梁進行了測試，結果最大位移沖擊系數為 0.63，但只有5％超過0、4，最大應力沖擊系數為0.41，但只有5％超過0.29。 1956～1957年加拿大在Ontario實惻 352座公路橋梁的動力放系數．最大力為0.75，但大多數不超過 0.3，已發現較大的沖擊系數發生在基頻為2-sHz的橋梁。1969～1971年加拿大在Ontario進行了第二次橋梁車輛振動的實測研究，實測結果最大沖擊系數在 0.3～0.85之間，Page和 Leonard（1976）報告了英國交通與道路研究室對 30座公路橋梁的實測結果，沖擊系數在0.1～0.75之間，他們還報導，如路面上設置一平滑的板塊，沖擊系數可達2.0。70年代新西蘭對 14座橋梁試驗結果表明沖擊系數在0.1～0.7之間， 1981和 1983年澳大利亞道路委員會（ARRB）對一些短橋進行了正常運行狀態下的動力測試。沖擊系數的變化在 0.08到 1.32之間。他們發現輕車會引起更高的沖擊系數。1980年加拿大進行了第三次大規模橋梁車輛動力測試。共有27座橋梁，橋型包括鋼橋、混凝土橋及木橋，跨徑在5～122m之間，橋面。引道及伸縮縫都處于好的狀態。結果表明沖擊系數一般在 0.45內，少量超過 0.5。瑞士 50年代到80年代對226座橋梁進行了動力測試，其中大部分是預應力混凝土橋梁，結果表明對基頻為 2～4Hz的橋梁，沖擊系數可達 0.7. 盡管世界各國對公路橋梁的車輛振動問題做了大量的理論與實驗研究，由于車輛引起的橋梁振動的復雜性，加之在1991年之前，研究者都是采用比較簡單的平面力學模型。很多重要的橋梁沖擊特性都無法指示，甚至報導的結果相互矛盾。目前世界各國的沖擊系數基本上是在實驗基礎上制訂的。
二、目前一些國家的沖擊系數規范
1 美國
美國目前有兩種不同的設計規范，即：1996 AASHTO標準公路橋梁設計規范和 1998AASHTO LRFD）橋梁設計規范。前者的沖擊系數為跨徑的函數，即
I＝15．24/(L＋ 38．l）
這個公式是1931年在美國鐵路規范的基礎上制訂的，它適用于除曲線橋外的任何一種橋梁。美國 1998 AASHTO LRFD橋梁設計規范，對設計荷載作了很大修正，它包括卡車荷載和車道荷載兩部分，車道荷載不考慮沖擊系數。卡車荷載的沖擊系數規定為：
橋面節點I=0.75
疲勞與斷裂 I=0.15
其他 I＝ 0.33
美國對曲工字梁和曲箱梁橋的沖擊系數規范見表1和表2.這兩個表基本上是根據數值分析得到。汽車重量與橋梁重量之比有一定限制，且限于當時的計算機速健，其分析力學模型及表中數值還需要繼續研究。
2日本
日本1996年公路橋梁沖擊系數，在形式上類似美國。
3 加拿大
加拿大OHBD（COMTC，1983）規范中的沖擊系數為基頻的函數【1】。 1991 OHBD（OMT，1991）規范對沖擊系數作了很大改變，沖擊系數為輪軸的函數。
