通过新旧规范汽车荷载冲击系数的对比分析看农村公路桥梁评价的必要性

通过新旧规范汽车荷载冲击系数的对比分析看农村公路桥梁评价的必要性

曹云枝白捷

关键词：汽车荷载，冲击系数，农村公路，基频，有限元

近二十年来，我国公路建设取得了举世瞩目的成绩，以高速公路为骨架，国省干线公路为主体的全国干线路网基本形成，随着村村通工程的相继完善，农村公路也已四通八达，而现阶段“四好农村路”建设将更好的为群众的出行提供便利。高速公路及干线路网的建设提升了我国公路桥梁的整体技术水平，但在农村公路建设中由于资金的限制，多数桥梁以利用旧桥为主，这些桥梁大多建设于上世纪八、九十年代，有的甚至更早至五、六十年代。党的十八大以来，习近平总书记多次就农村公路发展作出重要指示，在充分肯定农村公路建设成绩的同时，要求农村公路建设要因地制宜、以人为本，与优化村镇布局、农村经济发展和广大农民安全便捷出行相适应，要进一步把农村公路建好、管好、护好、运营好，逐步消除制约农村发展的交通瓶颈，为广大农民脱贫致富奔小康提供更好的保障。

现阶段“四好农村路”建设中对原有桥梁的利用评价应是关键工作。桥梁工程师进行评价工作，不但要从桥梁现状存在的病害进行直观评价，更应了解桥梁建设的年代，相关规范的历史更迭，对新旧标准做到心中有数，只有这样对旧桥的评价才能做到有理有据。本文选取新旧规范汽车荷载冲击系数进行对比分析，以此为例阐明规范更迭对桥梁评价工作的影响。

桥梁设计中，例如钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造以及钢支座、橡胶支座或钢筋混凝土柱式墩台，应计算汽车的冲击影响。冲击影响一般都是用静力学的方法，即将车辆荷载作用的动力影响用车辆的重力乘以冲击系数来表达。

汽车的冲击系数是汽车过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。冲击作用有车体的振动和桥跨结构自身的变形和振动。当车辆的振动频率与桥跨结构的自振频率一致时，即形成共振。

冲击影响与结构的刚度有关。一般来说，跨径越大、刚度越小对动荷载的缓冲作用越强，在JTJ021-89《公路桥涵设计通用规范》中，近似的认定冲击力与计算跨径成反比（直线变化），无论是梁式桥还是拱式桥等，均规定在一定的跨径范围内考虑汽车荷载的冲击力作用，此模式计算方便，但不能合理、科学的反应冲击荷载的本质。因此，JTGD60-2004《公路桥涵设计通用规范》结合公路桥梁可靠度研究成果，采用了结构基频来计算桥梁结构的冲击系数。

桥梁结构的基频反应了结构的尺寸、类型、建筑材料等动力特性内容，它直接反应了冲击系数与桥梁结构之间的关系。不管桥梁的建筑材料、结构类型是否有差别，也不管结构尺寸与跨径是否有差别，只要桥梁结构的基频相同，在同样条件的汽车荷载下，就能得到基本相同的冲击系数。

以下选取部颁简支板桥为研究对象，研究桥梁跨度、结构尺寸、建筑材料对冲击系数的影响并对不同方法的计算结果对比分析。

一、研究对象概况

研究对象为部颁通用图中6、8、10、13、16、20米简支板，其计算跨径、板宽、材料属性、截面惯矩、延米结构重力见下表：

综合有关文献及以上计算结果对比表可知，1989年规范中以桥梁计算跨径L为参数，按L直线内插来计算的冲击系数小于2015年规范按结构基频的方法得出的计算值，跨度越小，两者之间的差距越大。2015年规范通过有限元方法或公式估算法计算得出的结构基频基本一致，因而用这两种方法推算得出的冲击系数也是基本一致的。

四、结语

根据对比结果，跨度越小，新旧规范计算得出的冲击系数差距越大。农村公路桥梁跨径一般都小于13m，大多数集中在6～8m这个跨度区间。即使不考虑荷载标准的提高，仅冲击系数一项新规范就比旧规范提高了36%。这一类桥在农村公路提升改造中往往因为跨度小而被忽视，即使运营过程中断板现象偶有发生，因其跨径小，净高低，一般不会造成重大事故，也并未引起人们的足够关注，但由其引起的交通中断而造成的社会经济损失却是无法估算的。农村公路是保障农民群众生产生活的基本条件，是农业和农村发展的先导性、基础性设施，是社会主义新农村建设的重要支撑。推进“四好农村路”建设，要实现从注重连通向提升质量安全水平转变，就要从点点滴滴的微小之处着手，对农村公路中那些并不起眼的小桥涵进行科学合理的评价是有序推进四好农村公路建设的先行之道。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部，公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004），北京，人民交通出版社，2004

[2]中华人民共和国交通部，公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89），北京，人民交通出版社，1989

[3]中华人民共和国交通部，公路桥梁通用图，北京，人民交通出版社，2008

[4]鲍卫刚，张海龙，刘菊玖.关于桥梁所承受的冲击力计算方法的研究.桥梁建设.2000（1）：24-26

[5]秦向杰，葛斌.桥梁冲击系数按结构频率的计算研究.山西建筑.2007.（10）：316-317