﻿ 中美巴公路桥梁设计规范荷载效应分析比较 Analysis and Comparison of Load Effect between China, America and Pakistan Highway Bridge Design Code

Hans Journal of Civil Engineering
Vol. 09  No. 01 ( 2020 ), Article ID: 33875 , 8 pages
10.12677/HJCE.2020.91005

Analysis and Comparison of Load Effect between China, America and Pakistan Highway Bridge Design Code

Jiangpeng Meng 1, Gang Wang2, Xiao Tian2

2Overseas Branch of China Communications Road and Bridge Construction Co., Ltd., Beijing

Received: Dec. 3rd, 2019; accepted: Jan. 1st, 2020; published: Jan. 8th, 2020

ABSTRACT

This paper takes the simply supported T-Beam Bridge in the Karakun Highway Phase-II Project in Pakistan as the object, and analyzes the design method of the load effect, the value of the vehicle load and its sub-coefficient and the combination of load effect of the road and bridge design specification in China, American as well as Pakistan. The load combination effect and the difference conclusion between the different load modes are obtained for reference in China's subsequent project construction in Pakistan.

Keywords:Highway Bridges of China, American and Pakistan, Load Effect, Comparison and Analysis

1中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安

2中交路桥建设有限公司海外分公司，北京

1. 引言

2. 技术标准及方法

2.1. 设计标准

2.2. 设计方法比较分析

γ0S ≤ R (1)

${W}_{u}\le \Phi {R}_{n}$ (2)

Table 1. Structural resistance reduction coefficient

3. 设计梁体类型的选取

Table 2. Calculation model beam body parameters (middle beam)

4. 设计荷载比较分析

4.1. 恒载

4.2. 汽车活荷载

4.2.1. 中国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015) [2] 中关于汽车荷载规定

2015年《通规》将汽车荷载分为公路-I级和公路-II级两个等级。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，用于桥梁整体结构分析计算(如图1所示)。

Table 3. Design value of dead load of calculation model beam (middle beam)

Figure 1. Calculation scheme of lane load in China

4.2.2. 美国《AASHTO LRFD规范》 [1] 中关于汽车荷载规定

AASHTO LRFD (2012)规定公路汽车荷载为HL-93，并应包括以以下两项荷载的组合：① 设计货车或设计双轴；② 设计车道荷载。活载效应取双轴荷载 + 车道荷载或l辆货车+车道荷载两者中的不利者。

(a) 设计货车荷载 (b) 设计双轴荷载 (c) 设计车道荷载

Figure 2. Load calculation diagram of American standard vehicle

4.2.3. 巴基斯坦汽车荷载规定

1997《西巴基斯坦公路桥梁实践规范》 [4] 规定巴基斯坦公路桥梁汽车荷载包括两个等级，车辆荷载A和军事坦克荷载AA。本项目根据业主要求，设计只采用军事坦克荷载进行验算(如图3所示)，作用方式为履带荷载，设计履带轴重为700 kN，两辆连续坦克之间的车头到车尾的距离不小于91.5 m。军事坦克通行时需要进行交通管制，不允许其他车辆通行，且桥梁横向只允许一列坦克通行。

Figure 3. Pakistan military tank load

4.3. 荷载横向分布系数的计算

Table 4. Calculation model load transverse distribution coefficient

4.4. 多车道横向折减系数比较分析

4.5. 冲击系数的比较分析

2015年《通规》是通过对国内外规范冲击系数的对比分析，结合公路桥梁可靠度研究的成果，采用了与桥梁结构基频相关的冲击系数 [5] [6]。

Table 5. Value of lane lateral reduction coefficient m

Table 6. Calculation model load impact coefficient μ

4.6. 车辆荷载的计算比较

Table 7. Calculation model beam (middle beam) vehicle load design value

5. 荷载效应组合计算比较

5.1. 荷载效应组合公式及分项系数

5.2. 荷载效应组合

Table 8. Comparison of the combined design values of the maximum moment effect in the mid span between China, America and Pakistan

Table 9. Comparison of combined design values of maximum shear effect at fulcrum between China, America and Pakistan

6. 结论与建议

1) 桥梁恒载效应差异小，分项系数三国几近相同，中国规范取值1.2，美标、巴规范取值1.25。

2) 中美公路桥梁规范所规定的汽车荷载在取值方法、计算图式上比较接近，但从计算模式的选择上，中国规范还相对简单，容易掌握和运用。

3) 三国汽车荷载作用下的荷载效应值差异较大，就汽车荷载标准值而言，中国15规范弯矩是美标的1.4倍左右，剪力是美标的1.6倍左右。由此可见，中国15规范所采用的汽车荷载在标准简支跨径桥梁结构上引起的标准值效应处于世界先进水平。

4) 由于中国汽车荷载分项系数采用1.4，美标和巴基斯坦采用1.75及结构抗力系数调整，使得中国2015规范荷载效应美标和巴基斯坦坦克AA荷载下的荷载效应基本一致。

Analysis and Comparison of Load Effect between China, America and Pakistan Highway Bridge Design Code[J]. 土木工程, 2020, 09(01): 35-42. https://doi.org/10.12677/HJCE.2020.91005

1. 1. AASHTO (2012) AASHTO LRFD Bride Design Specifications.

2. 2. 中交公路规划设计院. JTG D60-2015公路桥涵设计通用规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2015.

3. 3. 中交公路规划设计院. JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2004.

4. 4. General Specifcation (1967) West Pankistan Highway Bride Code.

5. 5. 张喜刚. 公路桥梁汽车荷载标准研究[M]. 北京: 人民交通出版社, 2014.

6. 6. 张磊, 金菊, 宋娃丽. 中美规范公路混凝土桥梁设计的分析与比较[J]. 河北工业大学学报, 2011, 41(1): 99-102.