桥梁工程木桥中英文对照外文翻译文献

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对木桥的负载和阻力系数的校准

内容摘要：这篇论文为木桥设计规范的确定发展提供了校准方法和基本数据。结构类型被认为包括锯成的木梁、胶合梁及各种类型的木梁板。负载和阻力参数被视为随机变量，因而，结构特性是根据可靠性指标来测定的。桥的恒载和交通活载，都是基于先前的研究结果。材料的阻值是取自可用的测试得来的数据，这些数据中包含了考虑有弹性反应作用的数据。阻力的组成和结构系统是基于可利用的实验数据和有限元分析的结果。阻力的统计参数是由梁板、梁体及个别的组件计算而得。对木桥进行可靠性分析设计应依照AASHTO标准设计规范并且要注意到可靠性指标中的一个重要变化，负载限度和阻力系数应该和可靠性程度及目标水准相一致。

土木工程师数据库的关键词：桥梁、木制的、校准、负载和阻力系数、设计、桥板。

论文简介

1993年，美国国家公路与运输协会采纳了一部新的公路桥的负载和阻力因素的设计法规。这部新法规为钢结构与混凝土结构提供了一个合理的设计依据。尽管木桥的设计在设计法规中也还包含在内，但是对这些结构此校准法还没有予以实行（诺瓦克1995，1999）。因此，对于木结构的可靠性水平的一致性问题还有一些疑虑。

先前的一些研究指明木桥结构部件的可靠度与钢结构或者混凝土结构有明显的不同之处（诺瓦克1991）。这个程度的变化对木材性质的影响则取决于尺寸大小,负载持续时间、水分含量等参数。假若是木桥，考虑到其结构体系或次要系统以及个别元件/部件是非常重要的一步。

总之，一部法规是通过以下方法来使之标准化的：（1）依据现在的规范规程设计一些结构模型；（2）对于受到实际负载和阻力作用的模型，在统计参数的基础上来鉴别随机变量、变负载及变阻力。（3）对这些设计好的结构，采用受负载和阻力的模型，选择一种合适的可靠的技术方法来计算可靠的数据指标；（4）通过结果来鉴别可靠性的目标指数，这样用最典型的构造来表现目标指数；（5）提出对当前数据的设计方法进行调整,从而减少相似类型的构件中可靠性指标的变化。

林肯，内布拉斯加州大学土木工程系教授，NE 68588-0531。

密西西比州立大学土木工程系助理教授，MS 39762-9546。

注意：讨论时间截至到2006年4月1日。单独讨论必须提交给个人的论文，扩大一个月的截止日期，必须向美国土木工程师协会总编辑提出书面申请。这篇文章被提交审核并且可能于2004年2月9日出版，在2005年1月31日给予批准。本文是桥梁工程学报第6版的一部分，其于2005年11月1日发表在美国土木工程师协会学刊上，其国际标准期刊号为：1084-0702/2005/6-636-642 / $ 25.00。

本研究的目的是为了对木桥进行标定工作，确定合适的设计参数。本研究填补了这一空缺并且提出了一些建议，从而使木桥在长期的可靠性上达成一致。

考虑结构类型

这类校准工作是为了选定一些典型的木桥类型而做的。尤其，那些单跨、双车道、直线型的由木制部件组成的桥梁，比中跨度桥梁要短，其长度从4米到25米（13英尺到80英尺）不等。一般而言，有两种类型的木桥：梁体结构（纵梁或主梁）或者板体结构。

由加工过的木材制造而成的纵桁梁桥是适用于短跨桥中，其最大可跨越大概8

米（25英尺）。现成的已锯成木梁通常为100 - 150毫米宽（4到6英寸），300至400毫米（12到16英寸）长，这些尺寸大小限制着中心间距使其通常不超过400-600毫米（16到24英寸）。然而,使用更大的宽度，如20毫米（8英寸）和更大的长度，这些可能使梁间距增大，直到最后受限于面板的承载能力为止。胶合梁可采用更大的长度和宽度，从而可以跨越更大的距离，是梁间距更宽。比较常见的跨度是6米到24米（20到80英尺）。

这类梁支持各种不同类型的木材板，它可以是胶合薄板（多层胶合木）、钉制成薄板（多层钉合板）、组合板（用长钉钉合的多层板）、厚木板（4英寸×6英寸，4英寸×8英寸，4英寸×10英寸及4英寸×12英寸）、应力板（多层应力作用板）和钢筋混凝土板（非混合型的）。由多层薄片制成的层面板，通常是50毫米（2英寸）厚和l00-300毫米（4-12英寸）长，它们是用钉子、胶水、尖刺、横向预应力而连接在一起的。然而，后者的方法通常是用于板桥而不是梁桥。薄板通常被制成900毫米到1500毫米的面板。设计师可以指定这些面板或互连或非互连（在与薄片平行的方向上）。可以通过镙钉、金属销钉或加劲梁将组合面板固定在一起，从而形成了一个连续的面板上表面,而剩下的非组合面板是彼此独立,虽然在一些情况下的数据要求用横向加劲梁来提供一些连续性。至于梁体，各种种类的木材和商业等级的面板薄片是可以得到的。连接面板和梁体是通过铁钉、长钉或特殊紧固件来实现的。面板结构可以垂直或平行于运行车道。拥有长跨度面板的梁桥需要底梁来支撑面板并且把荷载分散到长梁上。如图1、图2所示，它把这些结构都呈现出来了。

图1. 梁桥（面板垂直于交通通行方向）

图2. 梁桥（面板平行于交通通行方向）

当桥跨大概为11米（50英尺），制造板桥比较经济，并且桥板大致为200-400

毫米（8到16英寸）厚（如图3）。这类面板的类型与那些梁桥桥板的类型比较相似，在加上用了这种连续的由单一的大板钉合而成的面板，用来搭建在现场工地上。这种类型的甲板，和之前描述的所有梁桥板一样，在建造中都是可以用的。

图3.面板桥

负载模型

静载通常占作用在木桥上的总负载的10%-20%。自重荷载参数是符合那些用于校正钢材和混凝土的设计数据（诺瓦克1999年，1993年）。在考虑到的统计参数中包含一定比例的书面（设计）值，即所谓的偏差值λ，变异系数V，那些就是标准偏差的比例。对于木材和混凝土（面板）构件而言，其偏差值为λ=1.05，变异系数为V=0.10；对于钢（梁）构件而言，λ=1.03，V=0.08；而对于沥青路面而言，其平均厚度为90毫米且变异系数V=0.25。可以认为静荷载是呈正态分布的。

活荷载模型是基于可利用的卡车的测量数据，这些数据也被用于校准美国国家公路与运输协会标准中的数据（诺瓦克1999年，1993年）。活荷载的分析测定包含了决定在各车道上的荷载，及决定荷载在各部件上的分配。我们要考虑到的有超过1

辆卡车在相邻车道上或者有多辆卡车在同一车道上同时存在的可能性，要考虑到这些卡车的重量作用在桥上会产生不同程度的相互作用。然而，对于大多数的木桥来说，在每个车道上只要考虑只有一辆车在通行即可，因为考虑到在这典型的短跨度上，在同一车道上同时有两辆卡车是不怎么可能的，甚至是不可能的。通过模拟表明，对于梁间距在1.2-2.4米（4-8英尺）的桥梁，只能是两辆完全连在一起相并肩的卡车通过。在一个为期为75年的时间段里，由分析结果表明，在这个组合中的每一辆卡车就等同于最大为两个月的卡车。那就是，考虑到单一车辆和两辆并排车辆的重量的不同组合和每个组合发生的概率，两辆并肩的重量相同的卡车在一个为期两个月时间段中通过，两卡车的重量都是每辆单一卡车的重量的最大值，并对规范荷载模型做了可靠性分析。对于在不同时期里，可由偏差值之间的比值来计算最大的平均弯矩和设计中规定的时刻（适用于整座桥梁）。可以发现偏差值是随着跨度的不同而变化的。对于跨度多达30米（100英尺）的桥梁，如图4显示了1年和75年时间中的一部分结果。在图5中显示了其变异系数。桥上活载近似于呈对数正态分布。