定义移动荷载相关问题

具体问题：

利用civil定义移动荷载相关问题解释

解决方法：

在进行桥梁结构分析时，需要定义移动荷载相关数据，在定义过程中，会遇到较多疑问，现将常见问题整理如下。

一、定义车道或车道面

图1 车道及车道面定义示意图

1）定义车道时，有两个选择，一个是车道单元，另一个是横向联系梁。两种方法适用的对象不一样，车道单元适用于单梁模型，横向联系梁适用于梁格模型。

车道单元法：考虑偏心扭矩影响后，将汽车荷载加载在参考单元线上。具体如图2所示，当横向联系梁较少，车道线距离选择的参考单元较近时，选择此方法会得到比较好的结果。

横向联系梁法：将汽车荷载加载在横向联系梁上。当使用横向联系梁法时，参考单元仅作为确定偏心距离之用，汽车荷载加载在横向联系梁上，再根据车道线分配至两边的主梁上。

图2、单元法及横向联系梁加载示意图

横向联系梁组：选择横向联系梁所属的结构组。汽车荷载（黑色）按下图进行分配（红色）后，加载在横向联系梁上

图3 横向联系梁定义示意图 

2）桥梁跨度的定义，在civil程序中，桥梁跨度主要有两个作用，一个是确定车道荷载的集中荷载Pk大小；第二个是确定移动荷载纵向折减系数；

因此对于30+60+30的三跨连续梁，不需要定义不同桥梁跨度的车道，只需要定义最不利跨径即可，对于边跨30m的计算，均采用最不利跨径计算的集中荷载Pk进行计算，因此定义车道时，桥梁跨度只需要输入60m即可。

3）车轮间距定义，主要是在影响线分析时，在各个位置处以0.5倍的荷载加载。以线荷载考虑移动荷载时，车轮间距输入0即可，具体如图4所示。

图4

4）跨度始点定义，如果采用公路04规范定义冲击系数，则可以不需要定义跨度始点，如果是用老规范计算时才需定义，具体可参考在线帮助。 

5）车道面的定义，车道面用于影响面分析中，如图5所示，车道面由车道面单元和车道节点组成，车道面单元是指活荷载的加载单元，通过指定车道宽度、车道面中心线与车道基准节点之间的偏心距离，程序会自动确定车道面单元。

图5 车道面节点和车道面之间的关系示意图 

但需要注意的是，对于采用车道面定义，人群荷载加载时，人群荷载的width的宽度不起作用。起作用的是定义车道时输入的宽度。计算时候直接是dw*车道宽度来加载。

图6 定义人群荷载车道面示意图

而当定义车道时，是定义人群荷载时候的width起作用。而车轮间距不起作用。

图 7 定义人群荷载车道示意图

二、定义移动荷载工况

对于移动荷载工况的定义，具体如图8所示：

图8 移动荷载工况定义示意图

1）对于车道横向折减系数，程序会依据定义的荷载类型，来确定是按公路桥梁折减还是依照城市桥梁折减；

2）对于子工况的类型选择，如果存在两个及两个以上的子工况，若选择组合，程序的结果取的是子工况的叠加，但是需要注意，如果子工况的荷载类型一样，则取的是包络；而选择单独，程序输出的是包络的结果。

3）在定义子荷载工况时用户需要输入加载的最少车道数和加载的最多车道数，加载的最少车道数建议输入1，加载的最多车道数建议输入已经定义的加载该活荷载的车道数量。程序内部会自动计算所有可能的车道组合，并自动考虑活荷载的横向折减系数。例如加载的最少车道数输入1，最多车道数输入3时，程序自动会考虑每1个车道加载、每2个车道加载、三个车道同时加载的情况，这样一共计算7次，最后给包络的结果。

三、定义移动荷载分析控制

定义完移动荷载工况后，最后定义移动荷载分析控制数据，具体如图9所示：

图9 定义移动荷载分析控制数据

1）加载位置的选择。

影响线加载：车轮只加载在使各节点内力发生最大最小值的位置。即当前后车轮位于影响线符号不同的区域时，忽略负值（或正值），只加载在正值（或负值）区域。该方法的结果将比实际结果稍大一些。该方法一般使用于公路、城市桥梁车辆荷载的加载上。 所有点加载：与影响线的正、负符号无关，各集中荷载依次沿车道行进，加载到能加载的所有点上（包括节点和下面定义的线单元影响线分析位置）。一般使用于铁路、地铁、轻轨桥梁的列车荷载的加载上。

2）计算位置的选择。

杆系单元默认输出5点处的构件内力。当在“线单元影响线分析位置”处输入的数不是5时，程序将按内插法求出5点处的内力。

内力（最大值）：输出每个梁单元5点处的构件的最大最小内力，但不输出对应的其他内力。该项主要为了提高计算速度和减少输出量。

内力（最大值+其他内力值）：输出每个梁单元5点处的构件内力，并输出各位置发生最大最小轴力时，其对应的弯矩。同样可以输出各位置处发生最大和最小弯矩时相应的轴力。 应力：决定是否计算梁单元的应力。如果输出结果中，没有移动荷载作用下的应力，注意是否勾选了此选项。

3）桥梁等级的选择，当在移动荷载中选择按照新公路工程技术标准的车道荷载时，确定是公路I级，还是公路II级。

4）冲击系数的计算，根据《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》P83页的说明，规范建议优先考虑用基频的方法换算得到冲击系数，当无更精确的方法，也可以用以下常用公式，如图10所示。

图10 规范条文解释

但需要注意，若要求解结构基频，需要质量数据，对于二期恒载是否要转换为质量加载到结构上，参与模态计算，是一个具有争论的问题，参考《公路桥梁设计规范答疑汇编》的说明，不推荐把二期铺装转换为质量加载至结构上，因为质量小，计算出的基频偏大，因此冲击系数也偏大，偏安全考虑。

同样的道理，对于常用公式中的l取值，也是偏安全设计，l取为最小跨径，进行计算，若有疑问可以参考《公路桥梁设计规范答疑汇编》的说明。