公路桥梁是公路设施中的永久性构造物,它的设计使用寿命最少也是几十年,多则上百年,而且公路桥梁还具有建设周期长,修建技术复杂,建造费用高,改造困难,一旦遭受损坏难于修复,严重的可能中断交通等特点。汽车的总质量、轴载质量和轴距是对桥梁破坏程度具有决定性影响的三大因素。


一、桥梁的设计荷载


《公路桥梁设计通用规范》把桥涵的设计荷载分为三类:


永久荷载:也称恒载,是指结构物在设计的使用期内,其质不随时间变化或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。


可变荷载:是指结构物在设计使用期内,其质随时间变化,而且其质变化与平均值相比不能忽视的荷载。按其对桥梁的影响程度又可分为基本可变荷载(其中包括汽车荷载、汽车冲击力、离心 力、人群荷载等)和其他可变荷载(如汽车制动力、水压力、风力、温 度影响力、支座摩阻力等)。


偶然荷载:指在结构物设计使用期内,不一定出现,而一旦出现其值很大,且持续时间很短的荷载。如地震力或船筏、河流中的漂流物的撞击力等。


如构件主要为承受某种其他可变荷载而设置,则计算该构件时,所承荷载作为基本可变荷载。


1. 车辆荷载

行驶在桥梁上的车辆荷载种类繁多,有汽车、平板挂车、集装箱运输车、汽车列车、履带车、压路机等机动车辆,即使同一类车辆,也有许多不同型号和载重等级,而各种车辆在桥上出现的机遇也不相同。因此,标准化荷载是把经常大量出现的汽车排列成车队,作为计算荷载,把平板挂车和履带车作为验算荷载。

1989年5月1日起施行的交通部部颁标准《公路工程技术标准》(JTJ 01—88)中规定,汽车标准荷载的车队分为汽车一〗〇级、汽车一15级、汽车一20级和汽车一超20级四个等级。每级车队中有一辆是重车,其前后都是主车。主车车辆的数量不限。

验算荷载分为500 kN履带车(简称履带一50),800 kN、 1 000 kN和1 200 kN平板挂车(简称挂车一80、挂车一100和挂车一120)等四种。

用验算荷载进行验算时,对于履带车顺桥纵向可考虑多辆行驶,但两车间净距不得小于50 m,对于平板挂车,全桥均以通过一辆计算,履带车或平板挂车通过桥涵时,应靠中慢速行驶。

为计算方便,各种标准车辆荷载可用作用相等的均布荷载来代替。作用相等是指在一定的影响线上标准荷载布置在最不利位置时求得的数值,等于影响线的面积乘等代荷载的积。等代荷载的大小随影响线的形状和荷载长度的不同而不同,其相应值可从“公路桥涵标准车辆等代荷载”表查得。


2•车辆制动力

制动力是汽车在行驶过程中,由于制动而产生的水平推力。 

制动力的大小与车重力W及车速^的平方成正比,与制动距离S成反比。而制动距离与司机的反映时间和车辆制动装置性能及路面情况有关,一般规定为常数。所以,当车重力增加时,若要求制动力不增加,则必须相应降低车速。


3•汽车冲击力

汽车以一定速度在桥上行驶,桥梁产生的应力与变形,比大小相等的静荷载引起的应力与变形要大一些,这是因为汽车荷载不是慢慢地增加,而是以较快的速度加载于桥上,因而,使桥梁发生振动。同时由于车辆驶过的路面不平,车轮不圆和发动机的抖动等原因,也会使桥梁发生振动。这种由于动荷载的作用,使桥梁发生振动而造成内力加大的现象称为冲击作用。也就是说,桥梁不仅承受车辆各轴的重力作用,还受到冲击力的作用。


二、桥梁的内力和应力分析

杆件受到外力作用而变形时,杆件内部各质点之间的相互作用力发生了改变,这种由于外力作用而引起的杆件内部各质点之间的相互作用力的改变量简称为内力。


三、超限运输车辆过桥荷载的验算


1•车辆荷载三角形影响线

当车辆从左向右移动时,支座的反力也随之增大,梁各截面的弯矩和剪力也 随着荷载位置的移动而改变。当荷载位置变化时,影响系数也随之改变,把影响系数以水平线为基线画出来,再把竖距的顶点连接起来,得到一条直线,这条直线叫做影响线。


2. 等代荷载

等代荷载是指用同号影响线范围内满布的均勻荷载来代替其他形式的荷载。


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