黃 僑，關(guān) 健，梁程亮，王 濤，王曉春

(1. 東南大學(xué) 交通學(xué)院，江蘇 南京 210096；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088;3.廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507)

0 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的進(jìn)程，以及我國“一帶一路”倡議，了解發(fā)達(dá)地區(qū)與國家的相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)引領(lǐng)我國橋梁走向國際市場具有重要意義。目前國際較為先進(jìn)與成熟的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范主要有兩部：美國荷載與抗力系數(shù)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(AASHTO LRFD Bridge Design Specifications)[1](以下簡稱美國橋規(guī))以及歐洲橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(Eurocode)[2-3](以下簡稱歐洲橋規(guī))。在海外橋梁工程的建設(shè)過程中，需要確定選擇哪部規(guī)范作為設(shè)計(jì)依據(jù)，因此需參考各國橋梁規(guī)范的對(duì)比結(jié)果。本研究對(duì)中美歐橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中的極限狀態(tài)、設(shè)計(jì)狀況、汽車荷載進(jìn)行了對(duì)比研究，選取人民交通出版社2008出版的《公路橋梁通用圖》中的樣本橋梁進(jìn)行了恒載與活載作用下的內(nèi)力分析對(duì)比。

1 中美歐公路橋規(guī)極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況對(duì)比

我國《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60—2015)[4](以下簡稱中國橋規(guī)2015)及《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60—2004)[5](以下簡稱中國橋規(guī)2004)規(guī)定：公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，具體規(guī)定見表1。

表1 中國橋規(guī)極限狀態(tài)Tab.1 Limit states specified in Chinese bridge specifications

美國橋規(guī)定義了4類極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)、疲勞與斷裂極限狀態(tài)、強(qiáng)度極限狀態(tài)、極端事件極限狀態(tài)，具體規(guī)定見表2[6-12]。

表2 美國橋規(guī)極限Tab.2 Limit states specified in AASHTO

歐洲橋規(guī)規(guī)定：橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，具體規(guī)定見表3。

表3 歐洲橋規(guī)極限狀態(tài)Tab.3 Limit states specified in Eurocode

從極限狀態(tài)的劃分來看，中國橋規(guī)2004、中國橋規(guī)2015與歐洲橋規(guī)在極限狀態(tài)方面的規(guī)定完全相同。美國橋規(guī)除了包含強(qiáng)度極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)外，還將疲勞與斷裂極限狀態(tài)和極端事件極限狀態(tài)單獨(dú)列為兩類極限狀態(tài)。

中國橋規(guī)規(guī)定在進(jìn)行極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮合適的設(shè)計(jì)狀況。中國橋規(guī)2004分為持久狀況、短暫狀況、偶然狀況。中國橋規(guī)2015將地震狀況單獨(dú)作為一類設(shè)計(jì)狀況，4種設(shè)計(jì)狀況均需要進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算，其中持久狀況還需進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算。

由于美國所采用的荷載與抗力系數(shù)設(shè)計(jì)方法，不同極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)著不同的荷載與抗力系數(shù)，進(jìn)而對(duì)應(yīng)著不同的作用組合，因此美國橋規(guī)不對(duì)設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行規(guī)定，而直接采用不同類型荷載組合來針對(duì)不同的驗(yàn)算內(nèi)容(施工階段、使用階段等)。

歐洲橋規(guī)在設(shè)計(jì)狀況方面的規(guī)定與中國橋規(guī)2015完全相同。

中美歐橋規(guī)中的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系見表4。

表4 中美歐橋規(guī)中的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況Tab.4 Limit states and design situations specified in China, US and Europe Bridge Specifications

2 中美歐汽車荷載對(duì)比

2.1 我國汽車荷載

中國橋規(guī)規(guī)定汽車荷載分為公路-I級(jí)和公路-II級(jí)。汽車荷載又可分為車道荷載與車輛荷載。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載。局部加載時(shí)采用車輛荷載。車道荷載的圖示見圖1。

圖1 中國車道荷載計(jì)算圖示Fig.1 Diagram of Chinese lane loads

中國橋規(guī)2015及中國橋規(guī)2004規(guī)定公路-I級(jí)車道荷載中的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qK=10.5 kN/m。中國橋規(guī)2015集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式(1)計(jì)算，而中國橋規(guī)2004規(guī)定當(dāng)跨徑小于5 m時(shí)集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PK=180 kN，跨徑大于50 m時(shí)PK=360 kN，中間段內(nèi)插取值。

(1)

式中，L為橋梁的計(jì)算跨徑。當(dāng)計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值PK應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。

中國橋規(guī)2015與中國橋規(guī)2004相比，車道荷載中的集中荷載對(duì)于中小跨徑橋梁有所提高，對(duì)于計(jì)算跨徑在50 m以上的橋梁保持不變。

中國橋規(guī)2015與中國橋規(guī)2004的車輛荷載均為1輛總重550 kN的標(biāo)準(zhǔn)車，由1根30 kN前軸、兩根120 kN中軸及兩根140 kN后軸組成。

中國橋規(guī)的沖擊系數(shù)與橋梁結(jié)構(gòu)的基頻f有關(guān)。基頻越大，沖擊系數(shù)越大，沖擊系數(shù)表達(dá)式為：

(2)

2.2 美國汽車荷載

美國橋規(guī)規(guī)定作用在橋梁或其附屬結(jié)構(gòu)上的汽車荷載取以下兩項(xiàng)組合中的較大者[13-16]：

(1)設(shè)計(jì)貨車荷載+設(shè)計(jì)車道荷載；

(2)設(shè)計(jì)雙軸荷載+設(shè)計(jì)車道荷載。

上述3種荷載表述如下。

(1)設(shè)計(jì)貨車荷載

設(shè)計(jì)貨車的軸重、軸距見圖2，3軸軸重分別為35, 145, 145 kN，總重325 kN。前軸與中軸軸距4.3 m，中軸與后軸軸距為一可變值，以此取得最不利效應(yīng)，變化范圍為4.3～9.0 m，采用該荷載模型時(shí)應(yīng)考慮沖擊系數(shù)。

圖2 設(shè)計(jì)貨車荷載圖示Fig.2 Diagram of designed truck load

(2)設(shè)計(jì)雙軸荷載

設(shè)計(jì)雙軸包含兩對(duì)110 kN的車軸，兩軸軸距為1.2 m，軸長1.8 m，采用該荷載模型時(shí)應(yīng)考慮沖擊系數(shù)，設(shè)計(jì)雙軸圖示見圖3。

圖3 設(shè)計(jì)雙軸圖示Fig.3 Diagram of designed double axles

(3)設(shè)計(jì)車道荷載

設(shè)計(jì)車道荷載為沿橋跨方向的均布荷載，集度為9.3 kN/m，車道荷載的橫向分布寬度為3 m，無需考慮沖擊系數(shù)。

沖擊系數(shù)方面，設(shè)計(jì)貨車與設(shè)計(jì)雙軸荷載應(yīng)計(jì)入沖擊系數(shù)。在進(jìn)行橋面板驗(yàn)算時(shí)，所有極限狀態(tài)沖擊系數(shù)均取0.75；在進(jìn)行其他構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)，疲勞與斷裂極限狀態(tài)沖擊系數(shù)取0.15，其他3種極限狀態(tài)取0.33。

2.3 歐洲汽車荷載

歐洲橋規(guī)(Eurocode)規(guī)定了4種荷載模型，即荷載模型1(LM1)～荷載模型4(LM4)。所有設(shè)計(jì)狀況均應(yīng)考慮LM1～LM3，僅在某些短暫設(shè)計(jì)狀況下使用LM4。上述4種荷載模型均已計(jì)入汽車荷載沖擊系數(shù)，無需再單獨(dú)考慮[17-20]。

(1)荷載模型1

荷載模型1(LM1)由集中荷載與均布荷載組成，可用于整體驗(yàn)算和局部驗(yàn)算，由2個(gè)分項(xiàng)系統(tǒng)組成：

①雙軸集中荷載串聯(lián)系統(tǒng)單軸重量為αQiQik，其中αQi為修正系數(shù)，下標(biāo)i為車道編號(hào)。每條車道僅作用1個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，串聯(lián)系統(tǒng)的每軸都有2個(gè)相同的車輪，單個(gè)車輪荷載為0.5αQiQik，對(duì)于第1～第3車道，集中荷載Qik分別取300, 200,100 kN。

圖4 荷載模型1(單位:m)Fig.4 Load model 1(unit: m)

②車道每m2的荷載αqiqik，αqi為修正系數(shù)，對(duì)于第1～第3車道的均布荷載qik分別取9,2.5,2.5 kN/m2，在進(jìn)行桿系結(jié)構(gòu)分析時(shí)，需考慮車道寬度，將面均布荷載轉(zhuǎn)化為線均布荷載。

(2)荷載模型2

荷載模型2(LM2)為一個(gè)單軸荷載βQQak，其中集中荷載Qak為400 kN，已計(jì)入沖擊系數(shù)，βQ為修正系數(shù)。荷載模型2荷載可作用在行車道的任何一個(gè)位置，每個(gè)車輪與地面的接觸面是0.35 m×0.6 m的矩形區(qū)域(圖5)。

圖5 荷載模型2(單位:m)Fig.5 Load model 2 (unit:m)

(3)荷載模型3

荷載模型3(LM3)是一系列集中荷載(圖6)，P1～Pn為集中荷載，D1～Dn-1為荷載間距。這些荷載代表經(jīng)有關(guān)部門授權(quán)在路上行駛的特種車輛，可用于整體驗(yàn)算與局部驗(yàn)算。歐洲橋規(guī)的附錄給出了這些特殊車輛的荷載模型，車輛總重范圍在600～3 600 kN間，而單軸軸載則分為150，200，240 kN這3種類型。

中美歐公路橋規(guī)對(duì)汽車荷載的規(guī)定均有所差異，但是也不乏相似之處：3部規(guī)范中的汽車荷載都由均布荷載與集中荷載組成，只是在荷載大小及集中荷載數(shù)目上有所差異。

圖6 荷載模型3Fig.6 Load model 3

2.4 中美歐公路橋規(guī)橫向車道布載系數(shù)對(duì)比

中國橋規(guī)2015、中國橋規(guī)2004、美國橋規(guī)分別對(duì)橫向分布系數(shù)進(jìn)行了規(guī)定。歐洲橋規(guī)在定義汽車荷載模式中已經(jīng)考慮了橫向折減效應(yīng)。具體的橫向車道布載系數(shù)見表 5。

表5 中美橋規(guī)橫向車道布載系數(shù)Tab.5 Load distribution coefficients of transverse lanes specified in China and US bridge specifications

3 中美歐公路橋規(guī)橫向分布對(duì)比

3.1 中國公路橋規(guī)橫向分布計(jì)算

中國橋規(guī)2015及中國橋規(guī)2004并未給出橫向分布系數(shù)計(jì)算的明確方法，建議參考傳統(tǒng)《橋梁工程》教材及文獻(xiàn)[21]中的計(jì)算方法。根據(jù)橋梁各主梁之間的構(gòu)造連接形式，采用不同的計(jì)算方法。荷載橫向分布系數(shù)僅與結(jié)構(gòu)本身形式有關(guān)，需將荷載布置在橫向分布影響線上的最不利位置，以計(jì)算橫向分布系數(shù)。

3.2 美國橋規(guī)公路橋規(guī)橫向分布計(jì)算

美國橋規(guī)根據(jù)截面形式、主梁連接方式，將上部結(jié)構(gòu)劃分為11類，并給出了每種截面形式對(duì)應(yīng)的中梁及邊梁的彎矩與剪力的橫向分布系數(shù)計(jì)算方法[22-25]?？梢娒绹鴺蛞?guī)對(duì)橫向分布系數(shù)的計(jì)算方法規(guī)定更細(xì)，但不考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化，而是直接給出了支點(diǎn)剪力與跨中彎矩的荷載橫向分布系數(shù)。

3.3 歐洲公路橋規(guī)橫向分布計(jì)算

歐洲公路橋規(guī)未給出橫向分布系數(shù)的計(jì)算方法，國內(nèi)研究中均采用傳統(tǒng)《橋梁工程》教材以及文獻(xiàn)[21]中的方法進(jìn)行計(jì)算。采用歐洲汽車荷載模型對(duì)單梁進(jìn)行加載時(shí)，將荷載模型1中各車道的汽車荷載折算為第1車道的荷載，最終分別得到雙軸荷載和均布荷載的橫向分布系數(shù)。

3.4 橫向分布系數(shù)對(duì)比

本研究選取《公路橋梁通用圖》中的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板及預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁進(jìn)行計(jì)算。橋梁模型樣本見表6，對(duì)比等跨不等寬、等寬不等跨情況下的橫向分布系數(shù)。采用中國橋規(guī)和歐洲橋規(guī)計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)時(shí)，對(duì)于支點(diǎn)截面，簡支T梁與簡支空心板梁均采用杠桿原理法。對(duì)于跨中截面，簡支T梁采用剛接梁法，簡支空心板梁采用鉸接板梁法。美國橋規(guī)根據(jù)截面類型選擇所對(duì)應(yīng)的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如下(由于邊梁荷載橫向分布系數(shù)較大，本研究僅列出邊梁計(jì)算結(jié)果)。

表6 樣本橋Tab.6 Sample bridges

圖7 簡支T梁跨中橫向分布系數(shù)Fig.7 Distribution factor of simply supported T-shaped beam

從圖7可以看出，對(duì)于簡支T梁，中美橋規(guī)計(jì)算所得的邊梁橫向分布系數(shù)相差不大，而歐洲橋規(guī)采用串聯(lián)系統(tǒng)與均布荷載計(jì)算所得的橫向分布系數(shù)均小于按中美橋規(guī)計(jì)算的結(jié)果。由于歐洲橋規(guī)各車道的汽車荷載均有所差異，第1車道的汽車荷載最大，計(jì)算橫向分布系數(shù)時(shí)，本研究將各車道的汽車荷載統(tǒng)一折算為第1車道的荷載，從而導(dǎo)致計(jì)算得到的橫向分布系數(shù)較小。

圖8 簡支空心板跨中橫向分布系數(shù)Fig.8 Transverse distribution factor of simply supported hollow slab at mid-span

從圖 8可以看出，對(duì)于簡支空心板梁，中國橋規(guī)計(jì)算得到的橫向分布系數(shù)最大，歐洲橋規(guī)計(jì)算得到的串聯(lián)系統(tǒng)橫向分布系數(shù)高于美國橋規(guī)的橫向分布系數(shù)，歐洲橋規(guī)的均布荷載橫向分布系數(shù)最小?？梢姍M向分布系數(shù)主要取決于各國橋梁規(guī)范中的計(jì)算方法，還與汽車荷載的計(jì)模型有關(guān)。

4 中美歐公路橋規(guī)主梁內(nèi)力對(duì)比

本章采用MIDAS/Civil建立單梁模型，對(duì)比其在各國汽車荷載作用下的跨中彎矩與支點(diǎn)剪力效應(yīng)(中歐橋規(guī)考慮荷載橫向分布系數(shù)沿縱橋向變化)，其次根據(jù)各國橋規(guī)進(jìn)行作用組合，對(duì)相應(yīng)組合進(jìn)行對(duì)比研究。

4.1 活載內(nèi)力對(duì)比研究

由于邊梁的荷載橫向分布系數(shù)較大，因此在計(jì)算活載內(nèi)力時(shí)，均以邊梁作為研究對(duì)象，考慮荷載橫向分布系數(shù)，建立邊梁的單梁模型。中國橋規(guī)采用公路-Ⅰ級(jí)荷載，美國橋規(guī)采用2.2節(jié)所述荷載模型，歐洲橋規(guī)采用LM1，并按各國橋規(guī)計(jì)入沖擊系數(shù)。依據(jù)中美歐公路橋規(guī)計(jì)算得到的汽車荷載作用下的跨中彎矩和支點(diǎn)剪力結(jié)果如下。

4.1.1 簡支T梁作用效應(yīng)對(duì)比

從圖 9可知，根據(jù)各國橋規(guī)計(jì)算所得汽車荷載在T梁上產(chǎn)生的內(nèi)力效應(yīng)均隨跨徑遞增。其中根據(jù)歐洲橋規(guī)計(jì)算所得的活載效應(yīng)最大，美國橋規(guī)計(jì)算所得效應(yīng)最小，中國橋規(guī)介于兩者之間。由于中國橋規(guī)2015所規(guī)定的車道荷載中的集中荷載大于中國橋規(guī)2004，故計(jì)算所得的彎矩及剪力也稍大，中國橋規(guī)2015與中國橋規(guī)2004的作用效應(yīng)差異隨著跨徑增大而減小。

圖9 簡支T梁活載作用下內(nèi)力對(duì)比(跨徑變化，橋?qū)?12 m)Fig.9 Comparison of internal forces of simply supported T-shape beam under live loads (span variable, width=12 m)

圖10 簡支T梁活載作用下內(nèi)力對(duì)比(跨徑=30 m，橋?qū)捵兓?Fig.10 Comparison of internal forces of simply supported T-shape beam under live loads (span=30 m, width variable)

由圖 10可知，根據(jù)各國橋規(guī)計(jì)算所得汽車荷載在T梁上產(chǎn)生的內(nèi)力效應(yīng)隨橋?qū)捲龃笞兓淮蟆Ｆ湔w特征為根據(jù)歐洲橋規(guī)計(jì)算所得彎矩、剪力效應(yīng)最大，而根據(jù)美國橋規(guī)計(jì)算所得作用效應(yīng)最小，根據(jù)中國橋規(guī)計(jì)算所得效應(yīng)居中。隨著橋?qū)捲龃螅忻罉蛞?guī)計(jì)算所得的作用效應(yīng)差異減小，中歐橋規(guī)計(jì)算所得的作用效應(yīng)差異增大。

4.1.2 簡支空心板作用效應(yīng)對(duì)比

圖11 簡支空心板活載作用下內(nèi)力對(duì)比(跨徑變化，橋?qū)?12 m)Fig.11 Comparison of internal forces of simply supported hollow slab under live loads (span variable, width=12 m)

圖11表明，對(duì)簡支空心板梁，根據(jù)歐洲橋規(guī)計(jì)算所得的彎矩最大，中國橋規(guī)居中，美國橋規(guī)最小，隨著跨徑的增加，根據(jù)歐洲橋規(guī)計(jì)算所得的彎矩與根據(jù)中美橋規(guī)計(jì)算所得彎矩差異增大。剪力效應(yīng)方面，中國橋規(guī)2015整體增速不大，隨跨徑增大，歐洲橋規(guī)剪力效應(yīng)將超過中國橋規(guī)2015，中國橋規(guī)2004計(jì)算結(jié)果最小。中國橋規(guī)2015剪力效應(yīng)增速緩慢，主要原因是隨著跨徑增大，荷載橫向分布系數(shù)減小，汽車荷載沖擊系數(shù)減小，并且車道荷載中的集中荷載隨跨徑的增速為中國橋規(guī)2004增速的1/2。

圖12 簡支空心板活載作用下內(nèi)力對(duì)比(跨徑=20 m，橋?qū)捵兓?Fig.12 Comparison of internal forces of simply supported hollow slab under live loads (span=20 m, width variable)

由圖12可知，根據(jù)各國規(guī)范計(jì)算所得汽車荷載在簡支空心板上產(chǎn)生的內(nèi)力效應(yīng)隨橋?qū)捲龃笞兓淮?。跨中彎矩方面，歐洲橋規(guī)計(jì)算所得彎矩最大，美國橋規(guī)最小，中國橋規(guī)居中。對(duì)于支點(diǎn)剪力，中美歐橋規(guī)計(jì)算所得剪力效應(yīng)呈現(xiàn)交替的趨勢，中國橋規(guī)2015與美國橋規(guī)整體小于歐洲橋規(guī)計(jì)算所得的剪力效應(yīng)，而中國橋規(guī)2004計(jì)算的剪力效應(yīng)值整體偏小。根據(jù)美國橋規(guī)計(jì)算所得的剪力效應(yīng)隨橋?qū)捲龃蠖兓容^小，這是因?yàn)楦鶕?jù)美國橋規(guī)計(jì)算所得的荷載橫向分布系數(shù)隨橋?qū)捲龃笞兓^小。

4.2 荷載組合對(duì)比研究

根據(jù)中美歐公路橋規(guī)，將恒載效應(yīng)與活載效應(yīng)進(jìn)行組合，并計(jì)入結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。中美歐橋規(guī)在計(jì)算承載能力極限狀態(tài)(強(qiáng)度極限狀態(tài))所采用作用組合表達(dá)式如下，式中SG1和SG2分別為1期恒載效應(yīng)及2期恒載效應(yīng)；SQ1為汽車荷載效應(yīng)。

中國橋規(guī)：1.1[1.2(SG1+SG2)+1.4SQ1]。

(3)

美國橋規(guī)：1.05[1.25(SG1+SG2)+1.75SQ1]。

(4)

歐洲橋規(guī)：1.1[1.35(SG1+SG2)+1.35SQ1]。

(5)

依據(jù)上述組合對(duì)所選的簡支T梁橋和簡支空心板梁橋進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下。

4.2.1 簡支T梁組合內(nèi)力對(duì)比

圖13 簡支T組合內(nèi)力對(duì)比(跨徑變化，橋?qū)?12 m)Fig.13 Comparison of combinative internal forces of simply supported T-shape beam(span variable, width=12 m)

從圖13可以看出，對(duì)于橋?qū)挒?2 m的簡支T梁，按中美歐橋規(guī)計(jì)算的恒載和汽車荷載在承載能力極限狀態(tài)下的效應(yīng)組合均隨跨徑增大而增大?？缰袕澗胤矫?，歐洲橋規(guī)的計(jì)算結(jié)果最大，其次為美國橋規(guī)，中國橋規(guī)2015略大于中國橋規(guī)2004的計(jì)算結(jié)果。對(duì)于支點(diǎn)剪力，歐洲橋規(guī)計(jì)算結(jié)果仍為最大，其次為美國橋規(guī)，略大于中國橋規(guī)2015，中國橋規(guī)2004計(jì)算結(jié)果最小。隨著跨徑增大，歐洲橋規(guī)與中國橋規(guī)的效應(yīng)組合差值有增大的趨勢，而美國橋規(guī)與中國橋規(guī)的效應(yīng)組合差值呈現(xiàn)出波動(dòng)的趨勢。

由圖 14可知，對(duì)于跨徑為30 m的簡支T梁橋，隨著橋?qū)挼脑黾?，各國荷載效應(yīng)的基本組合值變化均不大。對(duì)于跨中彎矩與支點(diǎn)剪力效應(yīng)而言，計(jì)算所得結(jié)果均為歐洲橋規(guī)作用效應(yīng)組合最大，中國橋規(guī)2004計(jì)算結(jié)果最小，中國橋規(guī)2015與美國橋規(guī)計(jì)算結(jié)果差異較小。

圖14 簡支T梁組合內(nèi)力對(duì)比(跨徑=30 m，橋?qū)捵兓?Fig.14 Comparison of combinative internal forces of simply supported T-shape beam (span=30 m, width variable)

4.2.2 簡支空心板組合內(nèi)力對(duì)比

圖15 簡支空心板組合內(nèi)力對(duì)比(跨徑變化，橋?qū)?12 m)Fig.15 Comparison of combinative internal forces of simply supported hollow slab (span variable,width=12 m)

由圖15可知，對(duì)于橋?qū)挒?2 m的簡支空心板梁橋跨中彎矩，根據(jù)歐洲橋規(guī)的組合結(jié)果最大，其次為中國橋規(guī)2015，其次為中國橋規(guī)2004，美國橋規(guī)的組合結(jié)果最小。對(duì)于支點(diǎn)剪力，在跨徑較小時(shí)，中國橋規(guī)2015的效應(yīng)組合最大，隨著跨徑變大，美國橋規(guī)的組合結(jié)果最大，其次為中國橋規(guī)2015，歐洲橋規(guī)次之，中國橋規(guī)2004的效應(yīng)組合結(jié)果最小。

圖16 簡支空心板梁橋組合內(nèi)力對(duì)比(跨徑=20 m，橋?qū)捵兓?Fig.16 Comparison of combinative internal forces of simply supported hollow slab beam bridge (span=20 m,width variable)

從圖16可以看出，對(duì)于跨徑為20 m的簡支空心板梁橋，隨著橋?qū)挼脑龃?，彎矩和剪力的變化趨勢均是先減后增。對(duì)于跨中彎矩，歐洲橋規(guī)效應(yīng)組合結(jié)果最大，中國橋規(guī)2004和美國橋規(guī)的組合結(jié)果十分接近，但均小于中國橋規(guī)2015。支點(diǎn)剪力方面，美國橋規(guī)的效應(yīng)組合結(jié)果最大，其次為歐洲橋規(guī)，中國橋規(guī)2015與中國橋規(guī)2004計(jì)算結(jié)果最小。美國橋規(guī)計(jì)算所得剪力效應(yīng)變化較小是由于活載產(chǎn)生的剪力效應(yīng)隨橋?qū)捲龃笞兓^小，具體可見4.1.2節(jié)。

5 結(jié)論

(1)中國橋規(guī)2015與歐洲橋規(guī)對(duì)極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)狀況的規(guī)定完全相同，均分為兩類極限狀態(tài)及4類設(shè)計(jì)狀況；美國橋規(guī)劃分了4類極限狀態(tài)，不對(duì)設(shè)計(jì)狀況作相關(guān)規(guī)定。

(2)中國橋規(guī)中的車道荷載由均布荷載和集中荷載組成；美國橋規(guī)規(guī)定取用設(shè)計(jì)貨車荷載+車道荷載與設(shè)計(jì)雙軸荷載+車道荷載中的較大值；歐洲橋規(guī)規(guī)定了4個(gè)模型，所有設(shè)計(jì)狀況均需考慮LM1～LM3，LM4僅需在某些短暫狀況考慮。

(3)中國橋規(guī)與歐洲未明確給出橫向分布系數(shù)的計(jì)算方法，需根據(jù)具體情況采用不同的方法進(jìn)行計(jì)算，且考慮橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化；美國橋規(guī)給出了11種截面類型的橫向分布系數(shù)計(jì)算方法，無需考慮橫向分布系數(shù)沿縱向的變化。

(4)在活載單獨(dú)作用及荷載組合情況下，根據(jù)歐洲橋規(guī)計(jì)算所得的彎矩及剪力效應(yīng)多數(shù)偏高，中國橋規(guī)2015明顯大于中國橋規(guī)2004，美國橋規(guī)計(jì)算的效應(yīng)總體偏小。