60 中国公路学报 2015年 Key words:bridge engineering:load effect:probability model;partial factor;reliability 0引言 案模型、可靠度和分项系数进行了很多研究，但以桥 梁跨径为变量进行研究的不多，而桥梁跨径对桥梁 车辆荷载是公路桥梁设计的基本可变荷载 的可靠度影响较显著 般而言，中小跨径桥梁结构的恒荷载约占60%，车 本文中基于实测的车辆荷载数据，计算不同跨 辆荷载约占40%：大整径桥梁结构的恒荷载约占 径桥梁的车辆苟载效应，建立车辆荷载效应的截口 80%,车辆荷栽约占20%。中小骑径桥梁受车辆借 分布及设计基准期内最大值的概率分布，在相同保 证率的条件下，分析不同跨径桥梁车辆荷载效应 速发展，公路桥梁上的车辆荷载有增大的趋势 准值与规范车道荷载效应标准值的关系，提出不同 中小骑径桥梁被压垮的事件时有发生。高强材料的 跨径桥梁车辆荷载分项系数的计算公式，并给出了 使用致使桥梁结构日趋轻藏长细化，相比之下，车辆 建议值。最后，计算不同车辆荷载分项系数时桥梁 荷载占总荷载的比例逐渐增大，也会影响中小跨稻 桥梁的安全性。现行《公路桥涵设计通用规范 结构的可靠指标。 (JTG D60 2004)四中的车辆荷载分项系数是根 1 桥梁模型 不同跨径桥梁车辆荷载效应的综合概率模型，经过 本文以整体式简支和两跨连续钢筋混凝士T 可靠度分析确定的，不能反映桥梁跨径对可靠度的 形梁板桥为例进行分析，简支桥梁跨径为5 35 影响，实际上，大跨径桥梁和中小跨径桥粱对车辆花 两跨连续桥梁单跨跨径为2050m。桥梁单车道 载的敏感性不同。 因此，从可靠度水平 桥面板宽4,8m,主梁高度h一L/12,L为计算路 径。腹板厚度b=max{h/6,0.14}=max{L/72 合理。 0.14},主梁间距1.6m,横隔梁高度-3h/4-1 针对公路桥壑车辆荷载和可靠度间颗，中国众 16.翼缘悬出板厚0.08m,承托根部厚0.15m,横 多学者对其进行了大量研究。早在20世纪90年 隔梁宽0.12m:桥而铺装为0.05m厚沥青混凝士 代，中国曾在G207,G328.G305和G101四条国道 干线上各设置了 1个测点，对车辆荷载进行了调 面层（重度为21kN·m)和0.15m厚防水混凝 上垫层（重度为25kN·m),每侧栏杆及人行道 和实测)，开展了桥梁可靠度研究，建立了桥梁车辆 重7kN·m1,截而计算简图如图1所示。 荷载效应的概率棹型，但该模型是不同跨径桥梁车 辆苟载效应的综合模型，不能反映不同跨径桥梁车 辆荷载效应的概率特征。最近，在西部交通科技项 日的支持下，通 新梦 习对中国23个省市69 路测站实测车辆荷载数据进行了收集和统计分析 发现车辆超载现象重。文献「7门、「81中根据公路 桥梁车镉荷载实测数据，分别建立了车辆荷载的截 图1湿凝士梁板桥计算截面 口概率分布和设计基准期内最大值的概率分布 Fig.I Caleulation Section of Concrete Beam-slab Bridge 献[9]中采用LRFD和AASHTO规定的荷载模 计算永久查我时，考虑跨内横路梁桥面铺装重 及LRFD抗力表达式，计算车辆荷载分项系数取不 量、人行道和栏杆的重量，等截面主梁的水久荷载为 同数值时桥梁结构的可靠指标，表明车辆荷载分项 均布荷载。假设桥梁施工过程中不发生结构体系转 系数取1.6或17时.不同跨径桥梁结构的可靠指 换，主梁自重作用于桥上时，结构已是最终体系。此 标基本趋于一致。文献[10]中基于动态称重荷载 时计算得到的随桥梁跨径变化的永久荷载标准值 测数据，分析了日平均交通量(ADTT)不同时的今 Rm(L)为 辆荷载分项系数。文献[11][13]中在实测车辆荷 0.5037/L+0.875L+C 载统计分析的基础上，分析了桥梁结构且有相同可 g(L)= Ls10 m (1) 靠度的情况下，车辆荷载分项系数的取值范围。综 -0.552/L-0.1224L+0.0863L2+ 合上述分析可以看出，尽管对公路桥梁车辆荷载 C 1>10m 1994-019 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.neＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｌｏａｄｅｆｆｅｃｔ；ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｅｌ；ｐａｒｔｉａｌｆａｃｔｏｒ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ０ 引 言 车辆荷载是公路桥梁设计的基本可变荷载。一 般而言，中小 跨 径 桥 梁 结 构 的 恒 荷 载 约 占６０％，车 辆荷载约 占 ４０％；大 跨 径 桥 梁 结 构 的 恒 荷 载 约 占 ８０％，车辆荷载约占２０％。中小跨径桥梁受车辆荷 载的影响较大，调查表明，随着中国近年来经济的高 速发展，公路桥梁上的车辆荷载有增大的趋势［１－３］， 中小跨径桥梁被压垮的事件时有发生。高强材料的 使用致使桥梁结构日趋轻薄长细化，相比之下，车辆 荷载占总荷载的比例逐渐增大，也会影响中小跨径 桥梁 的 安 全 性。现 行 《公 路 桥 涵 设 计 通 用 规 范》 （ＪＴＧＤ６０—２００４）［４］中的车辆荷载分项系数是根据 不同跨径桥梁车辆荷载效应的综合概率模型，经过 可靠度分析确定的，不能反映桥梁跨径对可靠度的 影响，实际上，大跨径桥梁和中小跨径桥梁对车辆荷 载的敏感性不同。因此，从可靠度水平一致的角度 考虑，采用考虑桥梁跨径的车辆荷载分项系数更为 合理。 针对公路桥梁车辆荷载和可靠度问题，中国众 多学 者 对 其 进 行 了 大 量 研 究。早 在２０世 纪９０年 代，中国曾在 Ｇ２０７，Ｇ３２８，Ｇ３０５和 Ｇ１０１四 条 国 道 干线上各设置了１个测点，对车辆荷载进行了调查 和实测［５］，开展了桥梁可靠度研究，建立了桥梁车辆 荷载效应的概率模型，但该模型是不同跨径桥梁车 辆荷载效应的综合模型，不能反映不同跨径桥梁车 辆荷载效应的概率特征。最近，在西部交通科技项 目的支持下，逯一新等［６］对中国２３个省市６９个公 路测站实测车辆荷载数据进行了收集和统计分析， 发现车辆超载现象严重。文献［７］、［８］中根据公路 桥梁车辆荷载实测数据，分别建立了车辆荷载的截 口概率分布和设计基准期内最大值的概率分布。文 献［９］中采用 ＬＲＦＤ 和 ＡＡＳＨＴＯ 规定的荷载模型 及 ＬＲＦＤ 抗力表达式，计算车辆荷载分项系数取不 同数值时桥梁结构的可靠指标，表明车辆荷载分项 系数取１．６或１．７时，不同跨径桥梁结构的可靠指 标基本趋于一致。文献［１０］中基于动态称重荷载实 测数据，分析了日平均交通量（ＡＤＴＴ）不 同 时 的 车 辆荷载分项系数。文献［１１］～［１３］中在实测车辆荷 载统计分析的基础上，分析了桥梁结构具有相同可 靠度的情况下，车辆荷载分项系数的取值范围。综 合上述分析可以看出，尽管对公路桥梁车辆荷载概 率模型、可靠度和分项系数进行了很多研究，但以桥 梁跨径为变量进行研究的不多，而桥梁跨径对桥梁 的可靠度影响较显著。 本文中基于实测的车辆荷载数据，计算不同跨 径桥梁的车辆荷载效应，建立车辆荷载效应的截口 分布及设计基准期内最大值的概率分布，在相同保 证率的条件下，分析不同跨径桥梁车辆荷载效应标 准值与规范车道荷载效应标准值的关系，提出不同 跨径桥梁车辆荷载分项系数的计算公式，并给出了 建议值。最后，计算不同车辆荷载分项系数时桥梁 结构的可靠指标。 １ 桥梁模型 本文以整 体 式 简 支 和 两 跨 连 续 钢 筋 混 凝 土 Ｔ 形梁板桥为例进行分析，简支桥梁跨径为５～３５ｍ， 两跨连续桥梁单跨跨径 为２０～５０ｍ。桥 梁 单 车 道 桥面板宽 ４．８ ｍ，主 梁 高 度ｈ＝Ｌ／１２，Ｌ 为 计 算 跨 径。腹 板 厚 度ｂ＝ｍａｘ｛ｈ／６，０．１４｝＝ｍａｘ｛Ｌ／７２， ０．１４｝，主梁间距１．６ｍ，横隔梁高度ｈ′ ＝３ｈ／４ ＝Ｌ／ １６，翼缘悬出板厚０．０８ｍ，承 托 根 部 厚０．１５ｍ，横 隔梁宽０．１２ｍ；桥面铺装为０．０５ｍ 厚沥青混凝土 面层（重度为２１ｋＮ·ｍ－３）和０．１５ｍ 厚防水混凝 土垫层（重度 为２５ｋＮ·ｍ－３），每 侧 栏 杆 及 人 行 道 重７ｋＮ·ｍ－１，截面计算简图如图１所示。 图１ 混凝土梁板桥计算截面 Ｆｉｇ．１ ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＳｅｃｔｉｏｎｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅＢｅａｍ－ｓｌａｂＢｒｉｄｇｅ 计算永久荷载时，考虑跨内横隔梁、桥面铺装重 量、人行道和栏杆的重量，等截面主梁的永久荷载为 均布荷载。假设桥梁施工过程中不发生结构体系转 换，主梁自重作用于桥上时，结构已是最终体系。此 时计算得到的随桥梁跨径变化的永久荷载标准值 ｇＤｋ（Ｌ）为 ｇＤｋ（Ｌ）＝ －０．５０３７／Ｌ＋０．８７５Ｌ＋Ｃ１ Ｌ≤１０ｍ －０．５５２／Ｌ－０．１２２４Ｌ＋０．０８６３Ｌ２＋ Ｃ２ Ｌ＞ 烅 烄 烆 １０ｍ （１） ０６ 中 国 公 路 学 报 ２０１５年