桥梁是为承受预期会通过的车辆的负载而设计的。这包括车辆的重量以及可能因车辆的运动而引起的任何动态负载。动载荷可能来自“弹跳”,也可能来自击中关节或坑洼。
最初,显然在车辆运动时,桥上会施加更多的负载(车辆的重量加动态负载)。动载荷与车辆的行驶速度成正比,但是随着车辆行驶速度的加快,它们通常间隔得更远。
当车辆停止时,它们通常比行进时间隔更近。
- 是否可能存在这样一种情况,即由于停放的车辆间隔较近而使桥上的负载多于距离较远的移动车辆?
- 桥梁设计涵盖了这两种情况吗?
桥梁是为承受预期会通过的车辆的负载而设计的。这包括车辆的重量以及可能因车辆的运动而引起的任何动态负载。动载荷可能来自“弹跳”,也可能来自击中关节或坑洼。
最初,显然在车辆运动时,桥上会施加更多的负载(车辆的重量加动态负载)。动载荷与车辆的行驶速度成正比,但是随着车辆行驶速度的加快,它们通常间隔得更远。
当车辆停止时,它们通常比行进时间隔更近。
Answers:
停放的车辆与行驶中的车辆
如南非桥梁设计规范TMH7第89页附录2.A,2.A.1 所述,密集停放(或缓慢行驶)的车辆肯定更加繁重:
公认的事实很容易看出,除了在很小的跨度范围内,最坏的负载情况是在交通拥堵引起的拥堵(保险杠到保险杠)情况下发生的,并且由于车辆之间的行进速度增加而导致的速度分散情况间距,可以抵消冲击的影响。
但是,只有检查无限长的每单位长度重量相同的车辆,这才是正确的。如果一辆异常重的超重车辆正在过桥,那么我们将无法应用此规则,因为我们只有一辆这种车辆,而且自身也不能碰碰碰到。因此,我们转向桥接设计代码来考虑相关配置。
桥梁设计规范
当涉及桥梁设计时,每个国家似乎都在其设计代码中提出了自己的桥梁荷载。我已经阅读了很多这样的代码-我工作的很大一部分是将这些桥梁加载代码编程到桥梁设计软件中。大多数设计规范都有各种要检查的装载配置,尽管很少指定它们是针对“停放的车辆”还是“移动的车辆”。我所知道的最接近的是英国的BD86标准。
BD86用于评估现有的英国桥梁,以承载特别重型的车辆(命名为SO或SOV负载)。第3.20至3.25节给出了两种不同的配置。(i)SO / SOV以正常速度运动并具有动态因子,并且在SO / SOV的25m范围内不允许正常加载;或(ii)SO / SOV低速移动,没有动力因素,但允许正常载荷更近(不在5m之内)。
但是,世界上所有其他设计标准又如何呢?基于我还没有听说过由于标准设计负载过低而导致的任何桥梁故障,我认为可以肯定的是,设计标准肯定会考虑最坏的情况。因此,无论设计用于什么,它都必须代表最坏的情况,无论是移动负载还是紧密间隔的静态负载。
大多数国家/地区的公路荷载标准考虑了两种必须设计的配置:单车(或每车道单车)的配置,以及均匀分布的荷载(即每增加一个区域施加的单位面积的荷载)的配置达到预期的效果)。第二种配置可以是间隔很近的停放的车辆,也可以表示许多卡车/卡车间隔开,但它们的重量在整个长度上平均。我怀疑它实际上可能代表了这两种情况。
这里的一个重要事实是卡车/卡车相对于汽车的相对重量。在英国,一辆普通卡车(即不需要特别许可的卡车)最大重量为44公吨,长度约为12m。得出3.7t / m。一辆典型的汽车(我选择了Vauxhall Astra)约为2吨,长4.5m,给出0.45t / m。
我建议在移动的负载情况下,卡车/卡车的间距可能会相当均匀,但是在交通堵塞的情况下,当卡车和汽车容易混合时,卡车/卡车的间距大约是相同的,因为空隙中充满了轿车。与卡车/卡车相比,汽车的每单位长度产生的负载很少,因此无论交通还是文具,单位长度的平均负载都可能大致相同。
尽管从不同的角度来看,但我相信AASHTO的桥梁评估手册。注释性条款C6B.7.2.2暗含了类似的内容。它说:
随着每个单元的最大允许重量变小,具有一系列最大允许重量的紧密排列的重型车辆的可能性变大。即,与一列重型车辆相比,更可能具有一列轻型车辆。
我认为这可以适用于停放/移动情况。也就是说,您一次在桥上拥有的车辆越多,车辆的平均平均重量就越低。
哪个更重要取决于所讨论的桥梁,当然还要取决于其长度和所施加载荷的特性。在此讨论中,我假设公路交通负荷较大。
这个问题涉及动态影响,值得注意的是,这不仅仅是击坑的影响。如果一个弹性单跨简单梁被瞬时施加力,则在静态情况下,在相同力下产生的峰值挠度是挠度的两倍,并且这种影响与由于车辆撞击而造成的瞬时施加载荷的峰值无关表面不规则(坑洞等)。
对于大多数公路桥梁,我认为动力作用更为显着。快速但间隔较大的流量比慢速密集的流量要繁重。但是,此结论基于以下观察结果:短桥(跨度高达几十米)比长桥更多-没有给出一个普遍答案的通用原则。
对于一个非常短的桥,确定交通是否排队无关紧要,这相对简单-如果桥短于一辆车,那么桥上只有一辆车(或一根车轴),因此是否有排队是否会影响装载结构或装载物的车辆数量。相反,很容易想象,一座长桥(几百米长),一辆撞到坑洼的汽车的影响微不足道,因为即使甲板上有几百辆汽车,即使那辆汽车的负载瞬间增加一倍,它不会产生相称的效果。
在英国的实践中,主干道桥是根据公路局的文件(所谓的“ BD”和“ BA”)设计和评估的。机动车公路载荷有两种“味道”-HA是“正常”交通,而HB是用于检查异常载荷下桥梁特性的任意载荷。BD37中定义了设计的HA载荷,并且推导中包括了冲击余量-请阅读附录A:“车轴对公路桥梁的冲击影响可能高达静态车轴重量的80%,并且为此预留了一个量级推导HA负载”,尽管影响的影响会随着跨度的增大而减小。
交通拥挤不仅导致头对尾的聚集,而且还可能导致车辆并排挤压。在BD中,这被称为“横向集束”,这是更多车辆挤入结构的地方。
BD37允许同时进行冲击和横向聚束-即,假设您拥挤的交通拥堵状况也正在高速行驶。这显然不会发生,但是代码封装了什么。
但是,在评估现有结构时,英国标准并未将这两种影响同时应用。 BD21是用于评估结构的代码。第5.23节专门解决了这个问题(UDL和KEL是HA加载的两个组成部分):
“ HA UDL和KEL是使用横向聚集因子得出的,考虑到在慢速行驶情况下,可能会使用比标记或名义车道多的行车道的可能性。概率分析表明,最大的影响是高速行驶时,不应将其与最大侧向聚束一起考虑;通过比较交通速度和聚束情况的影响,得出结论:无侧向聚束的高速高冲击效应是桥梁荷载的最繁重标准因此,需要对HA UDL和KEL进行调整,以通过除以以下调整因子(AF)来消除横向聚集因子”
对于最大20m的加载长度,调整因子是一个相对较大的数字,但在40m的加载长度时,调整因子为1.0(即除以1.0,因此不要更改该值)。
无法对此做出明确的说明(即,您不能说“动态范围低于20m,流量队列高于40m”),因为负载在某种程度上是经验性的,是在概率分析之后得出的,并且包括猜测(在标准中称为“通过估算”),并考虑到了敏感性分析的结果。BD37 1附录A 再次对此进行了讨论:
“对于长载荷,影响载荷的主要因素是交通流量,交通中重型车辆的百分比,交通拥堵的发生频率和持续时间以及拥堵中的车辆间距。这些参数是通过研究在主干道路上几个站点的交通模式,在其他站点的负载调查以及无法获得所需数据的情况下,通过估算;采用统计方法得出特征负载,从中获得标称负载;进行了敏感性分析以进行测试对承担某些假设的重要性。”
值得注意的是,以上内容对于跨度而言并不严格。与载荷推导有关的长度是“载荷长度”,它与跨度并不总是相同的。对于单个简单支撑的跨度,如果要检查弯曲效果,则这两个是同义词,但是很多桥梁比这更复杂(例如,多个连续跨度或整体式基台等)。加载长度是结构元素加载的长度,在设计时,应选择对要设计的元素产生最不利影响的长度,以针对该特定元素进行计算。这通常是跨度的整个长度,但是在某些情况下(例如)加载较短的长度会产生较大的影响,尤其是在连续结构中,
Or to put it more simply - the Highways Agency assessment code says the impact effect is more significant than the crowding effect, and you can apply just the impact allowance when assessing an existing bridge, but when designing a new one you assume teh worst and have high speed and crowded vehicles.
您甚至没有阅读整段内容,以了解您引用的BD37 / 01附录A中相关声明的上下文吗?它说for short loaded lengths
,applied to the highest axle load
和only included in a single vehicle loaded case
。
如果仅是在谈论垂直活荷载,那么在交通拥堵的情况下,桥面甲板的设计将更为重要。由于来自不平坦路面的颠簸而引起的垂直力的瞬时增大和 减小可以忽略不计,因为:
既定的公路桥梁设计规范(例如BD37) 并未对您提到的动态颠簸进行任何明确考虑。
在有车辆在桥上行驶的情况下,牵引力和制动效果会产生纵向水平力,该力作用于桥下部结构的设计。
通过正确使用载荷组合(如下表所示)及其已经经过严格研究和测试的相应载荷系数,可以考虑所有载荷情况以实现安全设计。