中欧规范桥梁汽车荷载模式比较

吴 枭

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

中欧规范桥梁汽车荷载模式比较

吴 枭

(东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

通过介绍欧洲规范中汽车荷载模式的相关规定，并与中国规范中的汽车荷载模式进行比较分析，深入探讨了二者在汽车荷载模式上的异同点，并分析了造成差异的原因，为欧洲规范的研究提供了一定的借鉴价值。

欧洲规范，桥梁工程，汽车荷载

0 引言

欧洲规范代表了世界范围内的先进水平，而且涵盖范围广，在很多领域内都有相关的标准。且近年来，随着经济全球化进程加快以及中国土木建设水平提高，国内土建行业开始越来越多的承建海外工程，很大一部分的海外工程均采用欧洲规范设计，这也就使得对欧洲规范的研究具有很高的实践价值[1,2]。欧洲规范在许多规定上都和中国规范有相似之处，但也有一些规定和中国规范有较大区别。本文介绍欧洲规范中的汽车荷载模式的相关规定，并和中国规范的汽车荷载模式进行了比较及计算分析。

1 中欧规范汽车荷载模式介绍

1.1 欧洲规范

根据欧洲规范[3]，车道数量划分与桥面宽度有关，将桥面宽度除以3得到的整数部分就是行车道的数量，剩下的部分便为剩余区域。

欧洲规范汽车荷载分为4种模式，分别是Load Mode1，Load Mode2，Load Mode3及Load Mode4(下文简称LM1，LM2，LM3，LM4)。其中LM1由双轴集中荷载及均布面荷载组成，适用于整体和局部验算；LM2由一个单轴荷载组成，适用于整体和局部计算；LM3为与常见汽车规格不同的特殊车辆荷载，常用于有特殊荷载要求时的计算；LM4为人群荷载，集度为5 kN/m2，作用在行车道上，单独进行计算，不与LM1，LM2，LM3进行组合，如考虑人行道荷载，则人群荷载集度取3 kN/m2，只作用在人行道位置，并可以与LM1进行组合[4]。

由上述内容可知，欧洲规范汽车荷载模式中的LM1与中国规范中的公路Ⅰ，Ⅱ级车道荷载对应，由于篇幅限制，本文仅给出LM1的布置形式。

LM1由一个均布荷载及双轴集中荷载组成。多车道时，每条车道的荷载布置模式并不相同，荷载依次有所减小，具体特征值见图1和表1。

表1 LM1荷载取值规定

位置轴载Qik/kN均布载qik/kN·m-2车道13009车道22002.5车道31002.5剩余车道02.5剩余区域02.5

1.2 中国规范

对于中国规范汽车荷载[5]：汽车荷载分为公路Ⅰ级和公路Ⅱ级荷载，汽车荷载分为车道荷载及车辆荷载，分别对应整体计算及局部计算，二者作用不叠加。车道荷载由均布荷载及一个集中荷载组成，布置形式见图2，其中公路Ⅰ级车道荷载qk=10.5 kN/m，Pk按以下规定选取：当桥梁跨径不大于5 m时，Pk=180 kN，当桥梁跨径不小于50 m时，Pk=270 kN，当桥梁跨径在5 m～50 m之间时，Pk由内插求得。而公路Ⅱ级车道荷载的qk，Pk均按公路Ⅰ级车道荷载的0.75倍取用。

关于桥面车道宽度及车道数有以下规定：

根据JTG D60-2004公路桥涵通用设计规范第3.3.1条规定，车道宽度跟桥梁设计速度有关，具体对应情况见表2。

表2 车道宽度

根据JTG D60-2004公路桥涵通用设计规范第4.3.1条规定，桥面车道数跟桥面宽度有关，具体规定见表3。

表3 桥面设计车道数

规范中还规定：当桥面车道数大于2时，车道荷载需要根据车道数量进行折减，但折减后的车道荷载效应值不应小于两车道的荷载效应值，车道对应折减系数见表4。

表4 横向折减系数

一般情况下，汽车荷载在计算时应考虑汽车冲击力的影响，即汽车荷载的标准值需乘以1+μ，而μ的取值有以下规定：当f<1.5 Hz时，μ=0.05；当1.5 Hz≤μ≤14 Hz时，μ=0.176 7lnf-0.015 7；当f>14 Hz时，μ=0.45；其中，f代表结构基频。

2 中欧规范汽车荷载比较及计算分析

2.1 项目概况介绍

某预应力简支空心板桥，跨径为13 m，计算跨径为12.6 m，桥面布置为11 m行车道+2×0.5 m防撞墙，横断面内由9片空心板组成，车辆为单向行驶，设计时速为60 km/h；设计汽车荷载采用欧洲规范中的LM1及中国规范中的公路Ⅰ级。利用梁格法，采用Midas Civil 2012建立空间有限元模型进行计算。

2.2 欧洲规范

根据相关规定，桥面划分为3个车道及2 m的剩余区域。通过计算，跨中断面汽车荷载弯矩效应值见表5。

表5 欧洲规范跨中弯矩效应值

2.3 中国规范

根据相关规定，桥面划分为3个车道，冲击系数经计算为1.323，车道荷载效应值需乘以0.78的车道折减系数。通过计算，跨中断面汽车荷载弯矩效应值见表6。

表6 中国规范跨中弯矩效应值

2.4 比较分析

通过对中欧规范下汽车荷载跨中弯矩效应值的比较可以发现，在同一桥梁设计参数相同的情况下，欧洲规范LM1荷载弯矩值比中国规范公路Ⅰ级荷载弯矩值大19.4%，分析其原因为：中欧规范汽车荷载布置模式的差异是造成弯矩值不同的重要原因；欧洲规范车道宽度小于中国规范，所以相同车道宽度下欧洲规范可能会有更多的车道，在车道相同的情况下，欧洲规范下桥面还存在布有均布荷载剩余区域，本例中剩余车道宽度为2 m，而中国规范中并没有此项规定。

3 结语

总结中欧规范下汽车荷载的异同点如下：

1)二者都采用车道结合车辆的布置形式。

2)欧洲规范有四种汽车荷载模式，分别适用整体、局部计算，且对于特殊车辆荷载有专门规定，而中国规范中只有一种汽车荷载模式，在这一点上欧洲规范规定更为详细。

3)：中国规范根据设计时速规定了不同的车道宽度，从3 m到3.75 m不等，而欧洲规范的车道宽度为3 m；车道数量上二者都是根据桥面宽度来确定，但中国规范还要考虑车辆的单或双向行驶；欧洲规范中，在车道分配剩余的区域上，有均布荷载作用，而中国规范中并无此项规定。

4)中国规范中，当车道数不小于2时，汽车荷载效应值应乘以相应的折减系数，而在欧洲规范中并无折减系数的规定，但LM1模式下每条车道的荷载依次减小，起到了相似的效果。

5)中国规范中，公路Ⅰ，Ⅱ级荷载计算时需根据桥梁跨径及截面形式乘以相应的冲击系数，但欧洲规范中LM1并不需要考虑冲击系数。

[1] 王永强,王 勇.欧洲规范的现状与未来发展[J].公路工程,2007(5):167-170,184.

[2] 李亚东.欧洲规范及其近期进展[J].桥梁建设,1999(3):60-64.

[3] BS EN 1991-2:2003，Eurocode 1:Actions on Structures Part 2,Traffic Loads on Bridges[S].

[4] 黎述亮,杨 勇,李 俊,等.欧洲规范中公路桥梁设计活载分析[J].世界桥梁,2011(5):52-55.

[5] JTG D60-2004,公路桥涵通用设计规范[S].

The comparison of Chinese vehicle loads mode and European vehicle loads mode

WU Xiao

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, China)

This paper introduces the European vehicle load mode in the relevant norms, comparing with the standard of Chinese vehicle load mode. It discusses the similarities and differences by calculating, and analyzes the causes of the differences. It may provide a certain reference value for the European normative research.

European standard, bridge engineering, vehicle loads

1009-6825(2014)31-0199-03

2014-08-29

吴 枭(1990- )，男，在读硕士

U441.2

A