城市橋梁設計中的荷載分析與舉措

王魯潑

摘 要：一般情況下，橋梁在建成投入使用之后會在長時期內受到不同程度的荷載，如果荷載超過了橋梁的承受能力，那么就會使橋梁出現嚴重的質量問題，因此荷載問題是橋梁設計的一個重要課題。本文基于此對城市橋梁設計中的荷載要求和提高荷載能力的措施進行了分析。

關鍵詞：城市橋梁；設計；荷載

0 前言

城市橋梁是城市重要的運輸通道，它對于我國經濟的發展和人民的生產生活有著不可估量的作用，然而近年來隨著人口的增長和車輛的增多，我國城市的交通壓力越來越大，也對橋梁的荷載設計提出了更高的要求，但由于橋梁的荷載問題受到多種因素的影響，再加上設計水平的限制，為此我們應當對城市橋梁設計中的荷載要求應采取積極的措施，保證城市橋梁的質量。

1 城市橋梁設計的荷載要求

1.1 車輛荷載

因為城市橋梁的最主要荷載來源就是過往的車輛，因此在城市橋梁的設計過程中，汽車荷載應重點關注。汽車的荷載分為兩級，一個是公路I級，另一個是公路II級[1]。另外汽車荷載主要由車道荷載和車輛荷載組成，在一般情況下，對于橋梁結構的整體計算往往采用車道荷載的方式，而對于橋梁的涵洞、橋臺和擋土墻等進行壓力計算的時候往往采用車輛荷載，因此車輛荷載和車道荷載的作用是不能夠疊加在一起的，其中車道荷載的計算公式如圖1所示。如果城市橋梁的跨徑在20米以下，那么I級公路的集中荷載標準值為145KN/m2，II級公路的集中荷載標準值為135KN/m2。如果城市橋梁的跨徑在150米以下，那么I級公路的集中荷載標準值為300KN/m2，II級公路的集中荷載標準值為160KN/m2。

1.2 人群荷載

城市是人口比較密集的地方，因此城市的橋梁要面臨巨大的人群荷載。城市橋梁的人群荷載要求是非常嚴格的，橫向的人群荷載一般都布置在人行道的凈寬度以內，縱向的人群荷載一般布置在可以給主梁帶來最大荷載效應的區域內。另外，要根據橋梁的跨徑大小設置不同的荷載標準值。一般情況下，當橋梁的跨徑在50米以下時，城市橋梁的荷載標準是3.1KN/m2，當橋梁的跨徑在150米以上時，城市橋梁的荷載標準是2.4KN/m2；對于位于人口密集區域的連續結構的橋梁而言，人群的荷載標準為3.4KN/m2[2]。

1.3 城市橋梁的荷載分類

《城市橋梁設計荷載標準》（CJJ 77-98）和《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）將荷載分成了永久作用的荷載、可變作用的荷載、偶然作用的荷載[3]。首先，永久作用的荷載是指結構重力和汽車荷載對橋梁的使用過程產生作用的狀況，做好永久作用的荷載設計，不但要對正常使用極限狀態的荷載進行設計，而且還要對承載能力極限狀態的荷載進行設計。其次，可變作用的荷載是指橋梁在使用過程中承受臨時性作用的狀況，因此它只需要對承載能力極限狀態的荷載進行設計，在有必要時才對正常使用極限狀態的荷載進行設計。第三，偶然作用的荷載是指橋梁在使用的過程中可能遭受到的地震等特殊狀況，因此偶然作用的荷載只需要對承載能力極限狀態的荷載進行設計，而對于正常使用極限狀態的荷載則沒有要求。所以總體說來，在橋梁的荷載設計中，要將承載能力極限狀態的荷載和正常使用極限狀態的荷載進行有機的組合，取其中最不利效應的組合進行設計。

2 城市橋梁設計中的荷載問題

在橋梁荷載設計中，普遍存在的問題有相關理論和實際結構構造體系不完善，即在設計計算過程中沒有認真選取符合相關規范規定的可靠性指標等，在方案的選擇中只顧齡期、安全、經濟等問題，也缺乏對結構體系、構造、耐久性、疲勞損傷等方面的研究，從而是的橋梁結構的耐久性和安全問題受到影響。另外，設計人員自身的素質、水平和經驗也是影響設計質量的關鍵。

3 提高城市橋梁荷載的主要措施

3.1 提高城市橋梁的耐久性

眾所周知，橋梁的使用壽命和橋梁本身的耐久性是息息相關的，很多橋梁的嚴重損毀甚至倒塌都是由于橋梁的耐久性不夠。一般情況下，設計上的缺陷和不足是導致橋梁耐久性較差的最主要因素。首先，橋梁結構的耐久性設計有著自身的特點，因此不能和常規的結構設計混為一談，為此我們要采取正確的技術標準對橋梁架構的耐久性進行嚴格的定量分析和定性分析。其次，我們要進一步優化橋梁結構耐久性的相關要求，將橋梁結構的耐久性作為橋梁設計基本要求和基本原則，從而督促相關的設計人員對橋梁結構的耐久性進行充分的重視，并注意對橋梁的結構布局和具體細節進行縝密的研究，這樣能夠保證城市橋梁的安全使用，為提高城市橋梁的承載能力打下了一個堅持的基礎。

3.2 加強對城市橋梁疲勞損傷的研究

首先，對疲勞損傷的研究不能僅僅局限于橋梁結構的領域，因為橋梁是一個復雜的系統工程，任何部位出了差錯都有可能引起整個橋梁出現大的質量問題，所以我們在對橋梁的結構進行疲勞損傷研究的同時，也要加強對橋梁局部疲勞損傷的研究。其次我們要把橋梁疲勞損傷的研究應用到橋梁荷載設計的過程中，在提高橋梁承載能力的同時，增強其抵抗疲勞損傷的能力，這樣才能使橋梁的使用壽命得到大幅度提高。

3.3 積極借鑒國外先進的橋梁設計經驗

我國的橋梁設計研究起步比較晚，因此在橋梁設計的經驗方面與國外的先進國家存在著一定的差距，為此我們應當積極加強交流與合作，主動借鑒國外的先進的橋梁設計經驗，然后再結合我國的橋梁荷載設計實踐進行創新和發展，這樣就能使得我國的橋梁設計技術取得巨大的進步，從而保證城市橋梁的質量。

4 結語

綜上所述，城市橋梁作為城市重要的運輸通道對于我國經濟的發展和人民的生產生活有著不可估量的巨大作用，為此我們應當對城市橋梁設計的荷載要求進行深入的分析和研究，然后采取積極的措施，借鑒國外先進的橋梁設計經驗，加強對城市橋梁疲勞損傷的研究，提高城市橋梁的耐久性，以不斷提高城市橋梁的承載能力，保證交通安全。

參考文獻：

[1]王敬.城市橋梁與公路橋梁設計荷載標準對比[J].交通建設與管理，2014（Z2）：126-128.

[2]陳華斌.探究城市橋梁與公路橋梁設計荷載標準對比與思考[J].江西建材，2014（18）：156-157.

[3]周志喆.橋梁設計中的荷載問題及處理措施[J].黑龍江科技信息，2014（24）：221.