梁桥冲击系数实测值与规范取值差异分析施尚伟1,赵剑1,舒绍云2(1.重庆交通大学,重庆400074;2.武汉敦信钢结构设计有限公司,湖北武汉430074)摘要:桥梁冲击系数实测值与规范值的偏差会引起对桥梁结构的实际状况评价趋于保守或偏不安全。以实测数据为统计样本,对梁式桥冲击系数实测值与规范取值的差异趋势及成因进行分析。分析结果表明:冲击系数受车辆自振特性、行车速度、车-桥频率耦合作用以及桥面平整度等诸多因素的影响以致其实测值与规范取值往往有较大偏差,连续梁桥更加明显;04规范对30～50m跨径连续梁桥冲击系数取值偏不安全或安全储备偏小:89规范对于30m以上跨径梁桥冲击系数取值偏不安全;冲击系数峰值车速出现在20～30km/h的概率最大。在使用规范进行承载力评价时应综合考虑各种因素的影响。关键词:梁式桥;冲击系数;实测值;规范值;偏差;成因:U448.21;TU311.3文献标志码:A:1671-7767(2010)02-0079-041引言冲击系数μ表征车辆动荷载对桥梁的冲击效应,是反映结构动力性能的重要指标。结构在移动荷载作用下,会产生比相同静载作用时更大的变形,过大的冲击作用对结构受力不利,甚至会损伤结构,从而影响其使用性能。为确保桥梁的安全运营,在结构设计或分析计算中,基于规范将移动荷载的总效应按相同静载效应乘以(1+μ)加以量化,以保证结构有足够的安全储备。我国《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89[1],简称89规范)将冲击系数定义为仅与桥梁跨径(l)线性相关的变量,按公式(1)采用线性插值计算素联合作用影响着桥梁结构的动力性能,从而使得实测冲击系数与规范取值存在不同程度的差异,同时也使分析工作变得更为复杂和困难。大量的动力试验结果表明,实测车辆冲击系数往往与设计取值有较大偏差,而89规范的取值往往比实测值偏小。μ的实测值与规范取值的偏差过大,会引起对桥梁结构实际受力状况的评价趋于保守或偏不安全。本文以大量动力试验数据为统计样本,对冲击系数实测值与规范取值差异进行分析。2差异分析2.1统计样本本文收集了66个桥跨的冲击系数样本数据[3,4],其中简支梁桥40个样本,跨径13～50m,分8种跨径;连续梁桥26个样本,跨径14～50m,分11种跨径。将数据分为简支梁桥和连续梁桥2类,对2类桥型的等跨径样本数据作平均处理(见表1和表2),同时绘制图1、图2所示的冲击系数分布对比图。表1简支梁桥等跨径样本均值数据统计μ=0.3+0.3-0×(l-(5m≤l≤45m)5)5-45(1)现行《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004[2],简称04规范)对89规范的对冲击系数的计算方法进行了调整,以主体结构的基频(f)为单一参数按公式(2)计算0.05μ=0.1767lnf-0.45f<1.5Hz0.01571.5Hz≤f≤14Hzf>14Hz89规范04规范跨径/m实测值μ1μ1/μ2μ1/μ3取值μ取值μ23132025273035400.0940.1540.1240.2140.1610.1440.1680.2400.1880.1500.1341.1130.0750.0380.4200.3100.2600.2730.2240.2210.2020.390.820.831.601.421.924.420.220.500.480.780.720.650.83(2)89和04规范仅基于跨径或结构基频计算桥梁的冲击系数,简化了结构分析,然而却忽略了其它一些不可忽视的影响因素,诸如车辆自振特性、行车速度、车-桥频率耦合作用以及桥面平整度等。这些500.1100.0000.155-0.71收稿日期:2008-05-19作者简介:施尚伟(1963-),男,副教授,1983毕业于浙江大学动态测试与自动化仪表专业,工学学士(E2mail:shisw63@sohu)。世界桥梁2010年第2期80表2连续梁桥等跨径样本均值数据统计89规范取值μ204规范取值μ3实测值μ1μ1/μ2μ1/μ3跨径/m141623252830313739400.0600.1020.1100.1580.1300.1400.1570.1750.1870.1870.1280.0980.1650.1200.1280.0170.0530.0630.0000.0000.3330.3200.2570.1910.1860.1860.1610.1810.1480.1880.471.040.671.321.028.242.962.78--0.180.320.430.830.700.750.980.971.260.99500.1600.0000.110-1.45图3实测冲击系数对应峰值车速分布径增大而单调递减,而实测冲击系数分布在0.094～0.214之间,其变化范围相对较小,样本均值为0.146。对于跨径25m以下的简支梁桥,实测冲击系数小于两规范的取值,其中与04规范的比值为0.22～0.48,表明此时的04规范取值偏于保守;在27～50m跨径之间,实测冲击系数介于89规范和04规范的取值之间,与04规范...