国内规范与美国AASHTO LRFD规范汽车荷载对比

国内规范与美国AASHTO LRFD规范汽车荷载对比

摘要：随着国内基础设施建设市场不断向海外拓展，国外同行业规范标准越来越多的被我们所接触到。本文通过对国内规范与美国规范关于汽车荷载标准的简单对比阐述了两种规范对汽车荷载标准规定的差异。

关键词：国内规范；美国规范；汽车荷载；对比

近几年随着国外市场的不断拓展，国内基础设施建设行业在亚洲、非洲等地承担了多条公路援建项目。在这些国家中，美国桥梁结构设计规范(AASHTO LRFD)被普遍采用。而美国桥梁设计规范(AASHTO LRFD)与国内的《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）在一些标准规定方面存在着差异。下面本文作者将根据所参与的一个国外项目对国内规范与美国规范汽关于车荷载标准的差异做简单对比。

在2012年参加了某国外援建项目的设计工作，根据当地政府要求考虑采用美国规范的相关标准规定作为本项目的建设标准。为顺利完成本项目，我们对美国相关规范标准进行了深入学习，并对国内外规范标准做了简单对比。下面是对汽车荷载标准所做的简单对比情况。

一、汽车荷载标准规定对比

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4.3条规定汽车荷载分为公路-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。公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载qk=10.5kN/m;集中荷载Pk根据桥梁计算跨径变化而变化。桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=180KN；当桥梁计算跨径大于或等于50m时Pk=360KN；公路-Ⅱ级车道荷载的均布荷载qk和集中荷载Pk按公路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。

根据美国AASHTO LRFD规范3.1.6.2条规定，设计汽车活载考虑了三种荷载：设计货车、设计双轴、设计车道荷载。设计车道荷载分别与设计货车和设计双轴进行效应组合，取最不利组合作为控制组合。

设计车道荷载为均布荷载qk=9.3kN/m；设计双轴为一对110KN的轴，轴距1.2m；设计货车分为HS 25、HS 20等型号，型号不同，总轴重不同。如下图为HS 20货车荷载。

汽车荷载对比表

注：表中220KN为设计双轴总重，430kN为HS 25-44货车总重，325kN为HS 20-44货车总重，HS 25-44中的44表示为前轴和后轴间距为44英尺。

二、汽车荷载剪力效应对比

根据规范规定分别对不同单孔计算跨径下的两种规范荷载做了剪力效应对比计算。两种规范荷载均按单车道布载，均布荷载满布于计算跨径内，集中荷载Pk、设计货车、设计双轴按影响线加载，布置于最不利位置。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，公路-Ⅰ级汽车荷载和公路-Ⅱ级汽车荷载计算剪力效应时集中力Pk乘以1.2的系数。设计货车前轴和中轴间距4.3m，后轴间距9m；设计双轴间距1.2m。计算图示如下图

均布荷载布载示意图

集中荷载、设计货车、设计双轴剪力影响线加载示意图

考虑本项目桥涵跨径种类，计算跨径分别取8m、13m、16m、20m、25m、30m六种跨径进行比较。

取支点处截面在荷载组合下的最大剪力效应做比较，

剪力计算公式：V=0.5×qk×L+P1×y1+P2×y2+…

计算结果见汽车荷载剪力效应对比表1-表3

汽车荷载剪力效应对比表1

汽车荷载剪力效应对比表2

汽车荷载剪力效应对比表3

通过以上3表对比结果，可看出公路-Ⅰ级汽车荷载的剪力效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合的剪力效应略大，与HS 25-44货车荷载组合相应相当。公路-Ⅱ级汽车荷载的剪力效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合和HS 25-44货车荷载组合剪力效应小。

三、汽车荷载弯矩效应对比

根据规范规定分别对不同单孔计算跨径下的两种规范荷载做了弯矩对比计算。两种规范荷载均按单车道布载，均布荷载满布于计算跨径内，集中荷载Pk、设计货车、设计双轴按影响线加载，布置于最不利位置。

设计货车前轴和中轴间距4.3m，后轴间距9m；设计双轴间距1.2m。计算图示如下图

均布荷载弯矩示意图

集中荷载、设计货车、设计双轴弯矩影响线加载示意图

取跨中截面在荷载组合下的最大弯矩值进行比较，

计算公式M=qk×L2/8+ P1×y1+P2×y2+…

计算结果见汽车荷载弯矩效应对比表1-表3

汽车荷载弯矩效应对比表1

汽车荷载弯矩效应对比表2

汽车荷载弯矩效应对比表3

通过以上3表对比结果，可看出公路-Ⅰ级汽车荷载的剪力效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合的弯矩效应大，和HS 25-44货车荷载组合的弯矩效应相当。公路-Ⅱ级汽车荷载的弯矩效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合和HS 25-44货车荷载组合弯矩效应小。

四、结论

通过以上简单对比可看出，在常用的标准跨径中国内规范公路-Ⅰ级汽车荷载的荷载效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 25-44货车荷载组合效应大致相当，比HS 20-44货车荷载组合的效应大。公路-Ⅱ级汽车荷载的荷载效应比美国AASHTO LRFD规范中HS 20-44货车荷载组合和HS 25-44货车荷载组合的荷载效应小。在工程建设过程中建议根据不同情况采用偏安全的荷载标准。

参考文献：

［1］.周勇军，梁玉照，贺拴海．国内外公路桥梁汽车荷载标准值对比分析

［2］. 吴腾;葛耀君;熊洁;现行国内外公路桥梁汽车荷载及其响应的比较[J];结构工程师;2008年05期