对公路桥梁标准疲劳车辆载荷的研究摘要：为推导我国公路桥梁疲劳设计荷载标准,根据我国现有高速公路交通车辆荷载的调研数据,以等损伤度为理论基准,得出适用于不同地区的公路疲劳车辆荷载典型车式样,以上述疲劳典型车辆为蓝本,建立典型跨径的公路桥梁疲劳验算模型,进行构件疲劳损伤度计算,确定相应的公路桥梁疲劳车辆荷载标准车式样及对应跨径(或影响线长度)的纵向修正系数,由此构成完整的公路桥梁标准疲劳车辆荷载谱。这一结论为疲劳设计提供了标准车辆荷载谱,填补我国公路桥梁疲劳设计的空白。关键词：公路桥梁疲劳设计荷载标准;统计分析计算;高速公路车辆荷载;公路标准疲劳车：U448.14文献标识码：A：随着我国经济的高速发展,公路桥梁的交通量及负荷日益增加,使得桥梁构件,特别是钢构件的疲劳问题日益突出。近年来国内外钢桥的疲劳破损事例,引起了国际桥梁界的重视,实施了一系列应用基础性的研究。目前英国、美国、日本、欧盟等国家的桥梁规范不但涉及了各类构造细节的疲劳强度等级分类,并给出了相应的疲劳设计荷载谱或疲劳车辆模型。我国铁路行业在这两方面都已开展了系列研究,取得了一定的成果,并实施有关规范的编制。然而,公路桥梁在这两方面的研究都十分匮乏,我国公路钢桥规范有关疲劳部分与当前钢桥大规模建设和发展并不相称,不利于钢桥安全可靠耐久地使用,亟待更新。1、公路桥梁疲劳荷载典型车式样针对我国公路交通的分布及特点,分别在东北、西北、东南、西南、华南、中原等地区,选取了8条典型高速公路,进行现场交通荷载调查,并按照等效致伤理论及概率统计原理,抽取出各省的典型车辆荷载频值谱。鉴于各省典型车式样较多,限于篇幅,在此仅列出辽宁典型车式样。各省典型车形式与此类似,除湖北未见6轴典型车外,均包括5种轴型车辆,总重以山西典型车为最重,福建典型车最轻,轴距变异不大。2、标准疲劳车基本形式典型车式样已基本可以代表各省公路交通的现状,但涉及荷载类型较多,不便实际设计使用,考虑简化计算,本节将以此典型车为蓝本,选取两个典型跨径的简支梁疲劳验算模型,跨径为L=12m、L=30m,用各省典型车逐个进行其内力历程计算,随即计入车数,从而计算其疲劳损伤度(m分别取m=3和m=5),找出损伤度突出的典型车辆,将其定为标准疲劳车的基本形式。下面以辽宁省基本标准疲劳车为例,说明上述思路。由于篇幅限制，此处略去图表。该省6轴的典型车所占总损伤百分比分别达到了48.2%、68.2%(m=5时),拟取6轴典型车作为其标准疲劳车的基本形式,下面在此基础上,进行此基本标准疲劳车的修正,确定标准疲劳车的最终形式,同理得到的各省基本标准疲劳车为:山西、福建采用6轴典型车;河南、湖北采用5轴典型车;重庆采用4轴典型车。3、公路疲劳荷载标准车基于选定的标准疲劳车基本形式,增扩简支梁模型的跨径种类,所取跨径从12~100m,涵盖常用构件细节影响线长度,按等损伤理论,针对不同跨径(影响线长度),对基本标准疲劳车的轴重进行修正,得出对应跨径的轴重修正系数(保持轴距不变),确定最终的标准疲劳车。修正的依据为保持总交通量不变,采用标准疲劳车等代所有典型车后,其产生的损伤度与各典型车总体作用所产生的损伤度一致。4、动态称重系统动态称重是在汽车运动状态下称出汽车的重量、速度等参数，与停车状态下的静态称重相比，动态称重的主要优点是节省时间、效率高，使得称重不至于造成对正常交通的干扰，这对车辆荷载的准确统计有着极为重要的意义。动态称重系统可用于车辆载重、轴重、轴距、车速等测试，从各国先后研制的WIM系统来看，从传感元件角度出发对它们加以分类，可分为压电式、电容式、应变式。基于压电式的WIM传感器结构简单、安装方便、对路面破坏程度小、速度高时精度较高。5、疲劳等效车重计算AASHTO在确定疲劳车时常先计算出根据车辆荷载调查资料计算出等效车重，再将等效车重按比例分配到疲劳车的各轴上。根据式(1)可计算出府店路疲劳车等效车重Weq=419kN。美国的AASHTO疲劳车轴距、轴重分布采用设计车辆荷载模型相同(见图1)。因此对于我国疲劳车研究可考虑采用公路I级和公路II级采用的车辆荷载形式，如图2所示。应用AASHTO方法［12］将等效车重按比例分配到我国设计规范规定的车...