移动荷载的车道布置

问题描述：

当桥梁布置中既有人行道又有行车道时，需要同时设置汽车荷载和人群荷载，在定义过程中有哪些注意事项？

在midas Civil中定义移动荷载时，一般步骤为：

• 定义车道线（包括汽车荷载车道、人行道）；
• 设置汽车荷载、人群荷载等移动荷载类型；
• 定义移动荷载工况；
• 设置移动荷载分析控制数据；

下面对设置步骤中需要注意的地方及重点参数进行说明。

（1）车道线

车道数量的确定

一般根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）表4.3.1-4确定，具体内容如下图所示：

桥涵设计车道数

在车道线定义人行道

偏心距离：根据人行道中心和参考单元的相对距离输入即可；

车轮间距：此处输入0；

人行道定义时车轮间距取值

参考帮助文件里对于两者的说明，可清楚知道两者的不同，如下图所示：

车道单元法和横向联系梁法示意图

两者主要区别在于“参考单元”的作用：

车道单元法：

• 根据输入的偏心距离，确定车道线的位置（车轴中心或人行道中心）；
• 竖向荷载（车辆荷载）以及偏心所产生的扭矩仅加在车道参照单元上；
• 参考位置纵梁受力后，其余纵梁根据整个梁格体系的刚度分配各自所受的内力。

横向联系梁法：

• 根据输入的偏心距离，确定车道线的位置（车轴中心或人行道中心）；
• 汽车荷载加载在横向联系梁上，再根据车道线位置分配至两边的主梁上。

（2）车辆

该处车辆不是单指车辆荷载，而是包括了公路、铁路、城市桥梁中涉及到的汽车荷载、人群荷载、列车荷载等各种类型的移动荷载。

车辆中可定义的移动荷载类型

（3）移动荷载工况

移动荷载工况中关键参数

横向折减系数：

对应旧城市桥梁/公路桥梁(新)/《公路公路技术标准》（JTGB01-2014）中相关规定，程序自动进行折减。

子荷载工况中“组合”、“单独”含义：

单独：适用于多个子荷载工况不能组合时选择，如同时进行汽车荷载和挂车荷载分析时。输出各子荷载工况单独作用比较后的最不利包络结果；

组合：在一个移动荷载工况中，对多种类型的移动荷载组合时选择，如汽车荷载和人群荷载、汽车荷载和列车荷载等。输出各子荷载工况的组合结果。

根据上述说明可知，当移动荷载中同时存在汽车荷载、人群荷载时，大部分工程师的做法为：

在子荷载工况里分别定义汽车荷载和人群荷载，然后勾选“组合”，就可以同时考虑两者共同作用的情况了。具体设置如下图所示：

子荷载工况定义示意图

如果单纯只看移动荷载作用下的结果，该方法是可行的。

但是大家要注意到，我们在读取结构分析和验算结果时，基本上是在各种荷载（作用）组合下的结果，如果按照上述方法设置后，大家可以看到荷载组合的具体内容。以基本组合8为例，如下图：

荷载组合示意图

在基本组合8中，移动荷载的分项系数取1.4，乍一看是没有问题的，但是通过和《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）第4.1.5条规定进行对比后，会发现里面其实是有问题的。

在荷载（作用）组合中，人群荷载是属于汽车荷载之外的其他可变荷载，根据4.1.5条中基本组合里对于该类荷载的分项系数和组合值系数，分别应该取值1.1和0.75。但是在上面组合中，将汽车荷载、人群荷载同时定义在一个移动荷载工况中时，程序在做荷载（作用）组合时，统一取汽车荷载分项系数了，同时也没有组合值系数的概念了，这里是不符合规范里的要求的，也是错误的。

故当移动荷载中同时存在汽车荷载、人群荷载时，正确的做法为：分别定义汽车荷载工况、人群荷载工况，如下图所示。

汽车荷载工况、人群荷载工况设置

按照上图定义后，生成的荷载（作用）组合系数，如下图所示，汽车荷载分项系数取值1.4，人群荷载分项系数取值为1.05=1.4×0.75，这样就没有问题了。

结论:

• 在“交通车道线“中定义人行道时，车轮间距取0；
• 在“车辆“定义项里，包含很多种类型的移动荷载，人群荷载也在其中；
• 移动荷载工况中，程序自动考虑“横向多车道折减系数“；
• 了解并掌握“组合“、”单独“ 组合选项的区别，主要核心是不同类型的移动荷载组合才有效；
• 当同时存在汽车荷载、人群荷载时，需分别定义对应移动荷载工况，最终荷载（作用）组合后，荷载工况的分项系数、组合值系数取值均没有问题。