国内外汽车荷载冲击系数对比

公路桥梁结构设计所采用的车辆荷载是对实际车辆荷载的简化。作为汽车荷载效应设计值的一个组成部分，冲击系数的取值在一定程度上影响着汽车荷载效应的取值，并且冲击系数可以反映不同恒活载比例桥梁之间的差异，因此，冲击系数取值合理性与否对于公路桥梁而言非常重要。
 

冲击系数

在移动荷载作用下，桥梁在空间的竖向、纵向和横向三个方向产生振动、冲击等动力效应。通常把竖向动力效应称为汽车荷载对桥梁结构的冲击力。桥梁结构的总竖向汽车荷载效应等于竖向汽车荷载静力效应与其动力效应之和。在国内外的各种桥梁设计规范中，大多采用把汽车荷载竖向静力效应乘以一个增大系数作为计入汽车荷载竖向动力效应的总竖向荷载效应，即：

 

冲击系数就是为考虑移动的汽车荷载对桥梁结构产生竖向动力效应的增大系数。车辆和桥梁间相互作用受到诸多因素的影响，这些因素可以分为两大类：桥梁参数和车辆参数。

   桥梁参数：包括桥梁的自振频率、跨径布置、结构阻尼、桥梁类型、桥面不平整度、桥头沉陷及伸缩缝装置状况等；

车辆参数：包括车速、车重、车辆悬挂系统、车辆数目等。这些因素在设计中都由冲击系数综合考虑。

    世界各国对公路桥梁的车辆振动问题做了大量的理论和试验研究。由于车辆引起桥梁振动问题的复杂性，目前世界各国的冲击系数研究基本上是在试验基础上制定的。在各国设计规范中，对于冲击系数的规定一般有两种形式：

    一种是，冲击系数作为跨径的函数。

    一种是，冲击系数作为桥梁基频的函数。

我国1985年及其以前的规范主要参照国外的规范，将冲击系数作为跨径的函数，规定：

04规范则将冲击系数定义为桥梁基频的函数，具体数值在冲击系数实测的基础上，经统计分析确定。具体规定为：

美国规范

   美国现行规范中的冲击系数为定值，且车道荷载不考虑冲击系数，卡车荷载的冲击系数与构件及极限状态相关，与我国规范不具可比性。但是美国“96规范”将冲击系数定义为跨径的函数，具有一定的可比性。该规范规定：

日本规范

    日本规范分别规定了车辆荷载和车道荷载的冲击系数，且各种桥型也有所不同，但冲击系数都为跨径的函数。

德国规范

  德国桥梁规范（DIN 1072）的冲击系数与跨径有关，

加拿大规范

加拿大安大略规范关于冲击系数的规定前后也有较大的变化，其中OHBDC-1982则将冲击系数定义为结构基频的函数，可与我国规范进行对比。具体规定为：

各国规范对比

    为了解我国现行规范中汽车荷载冲击系数在国际上的水准，特选取2008版《公路桥梁通用图》中的装配式板梁和装配式T梁桥进行对比计算。选取桥梁的参数如下表所示：

   根据表中的桥梁参数，分别采用各国的规范计算桥梁的总计系数，如下表所示：

通过上表，可以发现，我国“85”规范中冲击系数与国外规范相比取值偏小。因此，在“04规范”修订时根据实测冲击系数的回归分析对原规范取值进行调整，并将冲击系数定义为结构基频的函数。

现行规范冲击系数与同为结构基频函数的加拿大规范相比，我国规范小跨径桥梁（结构基频较大）的冲击系数较大，大跨径桥梁（结构基频较小），的冲击系数偏小。

结论：我国现行规范的冲击系数取值高于“85规范”。与外国规范相比，在20m跨径以内，其他国家均低于我国的规范取值；20m以上跨径，我国规范冲击系数取值与其他国家规范相比有高有低，基本相当。

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