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城市橋梁在車輛擁堵作用下的動靜力解析_論文

科技 創新 2 0 1 4年 3月 ( 下)   城市橋梁在車輛擁堵作用下的動靜力解析  昊 江雄   ( 華中科技 大學文華學院,湖北 武漢 4 3 0 0 7 4 )   摘要 :本文通過對我國各大城市交通擁堵現狀 ,及城 市橋 梁車輛通行特 點的分析 ,模擬 了在車輛擁堵作 用下的荷載模 型,并選擇 了一座具有代表性的橋 梁來開  展研 究, 從各個方面分析 了該橋 梁結構在 車輛擁堵狀 態下的動靜 力荷 載效應 。以此揭示 了我國城市橋 梁在車輛擁堵作用下的動靜力特性, 希望能夠為同行提供借鑒。   關鍵詞 :城 市橋梁 ;車輛擁堵 ;動靜力荷栽效應  截止 2 0 1 3年 ,我國機動車保有量 已超  過了 2 . 5 億輛 ,而機動車保有量的年增長速  度, 是城市人均擁有道路面積年均增長速度  的兩倍 , 這也導致了交通擁堵現象在我國各  大城市 中頻繁發生 , 為城市居民的正常出行  以及 城市 橋梁 的安全帶來 了諸 多不 利 的影  響 。經本 文研究發現 ,在車輛擁堵時 ,小汽  車、 大客車 以及兩者的混合 擁堵狀 況所 產生  的動靜力荷載效應 , 均低 于橋梁結 構的設 計  荷載效應 ; 而 當擁堵車輛 中包含貨車時 , 所  產生 的動靜 力荷 載效應則 可 能大于橋 梁 結  構的設計荷載值 , 并對城市 橋梁 的結構安 全  帶來一定的威脅 , 應加以重視 , 本 文就對 我  國城 市橋梁在 車輛 擁堵作 用下 的動靜 力 特  性 進行了詳細解析 。   車輛 擁堵狀 態 的劃分  根據 《 城 市 道 路交 通 規劃 設 計 規 范 》   ( G B 5 0 2 2 0 — 9 5 ) 中的要求 。 當城市人 口超過  2 0 0萬時 , 城 市道路 的主干道 、次干道和支  路 的規劃 速度應分別 為 6 k m / h 、4 0 k m / h和  3 0 k m / h 。依據規范中的標 準要求 , 在進行城  市道路擁堵狀態的劃分時 , 可 以城市次干道  規劃速度 4 0 k m / h為 臨界點進行劃分 。具體  可分 為正常行駛狀態 ( V  ̄4 0 k m / h ) 、 一般擁  堵狀態 ( 4 0 k m / h > V ≥2 0 k m / h ) 、比較擁堵狀  態 ( 2 0 k m / h >V ≥1 0 k m / h) 、非常擁 堵狀 態  ( 1 0 k m / h > V  ̄5 > k m / h ) 和極度擁堵狀態 ( V   一 、 <5 k m/ h   o   二、 城 市橋 梁車輛 擁堵 荷載 模 型的 建  立  1 .城市主要 行駛 車輛分類  根據我國汽車工業協會 于 2 0 0 5年正式  頒布實施的統計分類 方法 , 可將 城市主要 行  駛車 輛分 為商用 車和乘 用車兩 個大 類 。其  中 。商用 車主要是指所有用于運輸 、 載貨 的  汽車以及座位數大于九座 ( 包含 了駕駛位 )   的客車 , 商用 車可按照客車 、客非 ( 客 車非  完整車輛 ) 、貨車 、貨非 ( 貨 車非完整 車輛 )   荷載工況  城卜I A   Ml   M2   M3   M4   以及半掛牽 引車這五類進行統計計算 ; 乘用  車則主要是指座位數小于九的客車 , 乘用車  則主要可分為基本型乘用車 、 多功能乘用車  ( M P V) 、 運動型乘用車 ( S U V) 以及交叉型  乘用車這 四類 。在本文中 , 對城市橋梁擁堵  時 的車輛狀況 ,主要用大客車、貨車 、小汽  車 ( 乘用車 ) 來進行分類表達。   2 .車輛荷載模型的選用  根 據城市 橋梁 在發 生交通 擁堵 情況 時  的車輛狀況 , 在本文 中分別選用和模擬了小  汽車荷載模型 、 大客車荷載模型以及貨車荷  載模型 。下面就各種車輛荷載模型的選用 進  行詳細描述 , 希望能夠提供相關 的參考 ,以  促進車輛荷載模型的發展 和創新 。   其中 , 小汽車荷載模型的選用依 據是 我  國城市道路中常見小 汽車的相關工藝參數 ,   假定 小汽 車 的長度 和軸距 分別 為 4 . 3 m 和  2 . 5 m, 其前 、 后軸 的重量分別為 9 k N和 1 0 k N 。   大客車荷載模 型的選用依據 , 是我 國城市道  路 中常見公 交車的相關工藝參數 , 假定大 客  車的長 度和軸距分別 為 1 I _ l m和 5 . 5 m, 前、   后軸重量均 為 9 5 k N。   貨 車荷 載模型 主要分為兩軸貨車 、 三軸  貨車 和四軸貨 車和五軸貨車 。其中 , 假定兩  軸貨車 的長度 和軸距分別為 7 . 5 m和 4 . 0 m,   其前 、后軸 的重量分別為 8 0 k N和 1 2 0 k N ;   假 定三 軸貨 車長 度和 軸距分 別為 8 . 1 m 和  4 . 8 m。 軸重量分別為 6 0 k N 、1 2 0 k N 、1 2 0 k N ;   假定 四軸貨 車長度和軸距 分別為 1 0 . 6 m 和  1 . 8 m + 4 . O m + 1 . 3 5 m,軸 重量 分 別為 6 0 k N、   7 0 k N 、9 0 k N 、9 0 k N;假定 五軸貨車 長度和  軸  距  分  別  為  2 1 . 3 m   和  3 . 6 m + 1 . 2 m + 6 . 0 m + 7 . 2 m +, 軸 重 量 分 別 為  6 0 k N、 1 4 0 k N、 1 4 0 k N、 2 0 0 k N  1 6 0 k N。   該 次模 型的選用遵循一定的原則 , 如車輛 比   較 常見 、對 城市橋 梁的損 害能夠被檢測 等  等, 模型序號分別為 M 1 ~ M 8 。 在車輛擁堵荷  載模 型中,小汽車、客車和貨車之間的間距  為l

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