城市橋梁與公路橋梁設計荷載標準對比分析

馮友成

(銅仁市公路勘察設計院)

隨著我國經濟發展水平的提高，城市基礎設施的建設步伐在加快，交通壓力也在隨之增大。緩解交通壓力的有效措施即是修建城市橋梁與公路橋梁。城市橋梁與公路橋梁的建設不僅僅可以方便人民群眾的出行，還可以緩解交通壓力，有利于城市化建設進程。城市橋梁與公路橋梁建設在我國橋梁建設中占據著很大的比重，其中兩者都涉及到荷載的問題，公路橋梁的發展方向日益趨向城市橋梁。

1 城市橋梁與公路橋梁的概念與作用

1.1 城市橋梁

城市橋梁，顧名思義，即為修建于城市之中的橋梁。城市橋梁修建于不同的建筑物基礎之上，包括河道之上的橋梁、道路與道路或者跨越鐵路的立交橋，當然還包括在城市隨處可見的人行天橋。根據使用期限可將城市天橋分為半永久性和永久性天橋，這里所說的城市橋梁是不將涵河、鐵路橋及臨時性橋包含在內的。

1.2 公路橋梁

公路橋梁的結構體系具有獨特性，其獨特性主要表現在結構體系以物理學中的力學為重要原理基礎。公路橋梁類型多種多樣，常見的類型有梁式橋、鋼架橋、拱形橋、懸索橋、斜拉橋等。

1.3 城市橋梁與公路橋梁的作用

在我國，關于城市橋梁與公路橋梁建設的規定是十分明確的。根據國內相關法律法規規定，城市橋梁與公路橋梁必須是穩固的、耐用的、穩定的、賦有藝術美感的。所以說如何合理規劃城市橋梁與公路橋梁直接影響著一個城市的美好形象。城市橋梁與公路橋梁的合理修建可以對美化城市起到很大的作用，應該給予城市橋梁與公路橋梁的設計與建設足夠的重視，在最大程度上發揮其積極作用，為城市化進程與經濟發展作出貢獻。

2 城市橋梁與公路橋梁標準的演變進程

2.1 城市橋梁標準的演變進程

1993年10月1日，我國建設部公布并實行《城市橋梁設計標準》，這是我國城市橋梁建設設計標準的最初規章。隨著經濟全球化的發展，我國融入全球的程度日益加深，當然這也影響著城市橋梁建設的設計規范。后來為了能夠使我國的城市橋梁建設可與國際橋梁規范直接接軌，我國進一步改善了原始的城市橋梁設計的荷載方法。經過這一改善階段，1998年12月1日，建設部在此基礎上頒布了《城市橋梁設計荷載標準》，并將其標準賦予了強制性，適用于全國范圍內的城市橋梁設計。2012年4月1日，建設部又重新頒布了新的實施規范，即《城市橋梁設計規范》，沿用至今。

2.2 公路橋梁標準的演變進程

公路橋梁的建設標準在最開始的時候適用的是與城市橋梁同樣的標準，即1993年10月1日頒布的《城市橋梁設計標準》。但隨著實踐經驗的增加，城市橋梁與公路橋梁的建設標準實際上是存在著很大的不同點，所以在連續使用《城市橋梁設計標準》十幾年后，我國政府部門于2004年10月1日頒布了新的專屬于公路橋梁的《公路橋涵設計通用規范》，并一直沿用至今。

3 對比分析城市橋梁與公路橋梁設計中的荷載標準

城市橋梁設計適用《城市橋梁設計荷載標準》，公路橋梁設計適用《公路橋涵設計通用規范》。雖然城市橋梁與公路橋梁通過兩種獨立的標準規范進行了規定，但是設計荷載標準無論是對于城市橋梁設計還是對于公路橋梁設計來說，其作用都是至關重要的。不同的橋梁設計領域卻有著共同的關鍵標準，就是設計荷載標準。

3.1 荷載作用在兩部法規中的不同之處

(1)可變作用中的溫度作用力

橋梁荷載種類可分為偶然性荷載、可變性荷載和永久性荷載三種，這三種類型同時適用于《城市橋梁設計荷載標準》和《公路橋涵設計通用規范》。但是，《公路橋涵設計通用規范》中公路橋梁荷載對可變作用中的溫度作用力進行了進一步明確，并且詳細說明了梯度溫度和均勻溫度所產生的效應。另外，為了充分體現公路橋梁荷載的偶然作用，公路橋梁荷載中還增加了汽車撞擊產生的作用。

(2)公路橋梁標準對城市橋梁標準規定進行相關取消

近年來，我國自然災害發生率逐漸提高，自然災害的頻發對城市有著極大的破壞力，所以在設計城市橋梁中加大了對防震功能的設計力度，但是在地震力方面這又是極少出現的現象。因此，《公路橋涵設計通用規范》中刪除了這方面的內容，其對公路橋梁的荷載設計起到更合理的約束作用。

3.2 可變作用

(1)汽車沖擊力

在《城市橋梁設計荷載標準》中提出的計算汽車沖擊力，其以計算跨徑和沖擊力的反比值為主。但是在《公路橋涵設計通用規范》中，汽車沖擊力則是結合剛度、跨徑和結構質量來綜合計算。通過計算汽車沖擊力來對比公路橋梁和城市橋梁，可以看出《公路橋涵設計通用規范》是更具有全面性和詳細度，所以說公路橋梁的設計荷載更標準。

(2)汽車荷載

《城市橋梁設計荷載標準》與《公路橋涵設計通用規范》應用的是同一種荷載模式，單一集中加均布荷載，兩部法規都對汽車荷載的標準值和基本情況進行了明確說明，依據同樣的標準值來對比哪種荷載設計更具有合理性，可以得到相對公平和精確的結果。兩者對比，需要結合城市標準的加載長度和橋梁跨度的相關規定，設定車道橫向布置、行車道總寬度以及橋梁車道數目來分析三者之間的關系，得到公路橋梁和城市橋梁設計荷載的近似相同的折減系數。

(3)人群荷載

《城市橋梁設計標準》相比《公路橋涵設計通用規范》，對人群荷載提出了更嚴格的約束要求，通常確定車輛和行人共同的荷載值為4.5 kPa，而只有行人步行時在城市橋梁上，其荷載值為5 kPa。可以看出，在城市橋梁上衣單獨形式出現的行人具有更大的荷載值。所以，為了避免城市橋梁因為人群荷載引起內力變化，應該合理規劃城市橋梁的跨徑。城市橋梁因起點大于公路橋梁而具有更高的安全性。

(4)汽車制動力

我國法律中明確規定了通過標準值來比較汽車制動力，所以公路橋梁與城市橋梁的荷載標準對比也是通過汽車制動力的標準值來進行對比。在《城市橋梁設計荷載標準》與《公路橋涵設計通用規范》中對汽車制動力的規定是相同的，但是唯一不同的是，兩部法規對車道荷載的規定不一致。

3.3 荷載作用效應組合

荷載作用效應組合是指在各種橋梁的作用都得到確定后，根據橋梁的結構特性、作用有何種特征、橋梁所在位置所處的環境以及橋梁的施工方法等多種因素來決定如何取舍各種作用和它們同時作用所產生結果的可能性。

其實，各類荷載和組合有著不同的發生機率，經常發生的是活載和恒載，其它可變荷載機率較小，偶然荷載的發生機率更小。對于這些機率很小的荷載，在橋梁建設中給予它們太多的安全儲備是不必要的。所以為了保證橋梁設計的安全，對于不同的荷載組合應當給予不同的安全儲備。

第一種組合是由永久荷載與基本可變荷載兩種組合而成，這是最簡單也是最原始的組合方式。第二種組合是第一種組合的增加，即第一種組合加入其他因素產生可變荷載。第三種組合同樣是在第一種組合的基礎上加入受漂浮物或者船只作用而產生的荷載，這是一種偶然荷載。第四種組合是產生在橋梁施工階段，其荷載是由材料機具、手腳架或者自然風力、施工人員等產生的作用效應組合。第五種組合也是最后一種組合情況，由自然災害所帶來的破壞力以及橋梁本身的預加力、重力等產生的永久性荷載組成，這些荷載結合在一起，形成了第五種作用效應組合。

4 結束語

改革開放以來，我國經濟快速發展，綜合國力不斷增強，橋梁建設也日益成為我國公共基礎設施建設的重中之重，特別是城市橋梁與公路橋梁的建設。橋梁既可以解決特殊地形中面臨的跨水或者越谷等艱難交通問題，又可以為人們的正常出行帶來方便，通過修建橋梁可以大大減輕交通壓力，促進城市化發展進程。同時橋梁亦是城市形象的代表，橋梁的外在美觀度也會影響整個城市的風貌。城市橋梁與公路橋梁雖然都歸屬于橋梁，但是二者因為各種原因存在著很大的區別。已經就二者設計荷載標準的不同進行了詳細介紹，從不同方面對城市橋梁與公路橋梁做出了詳盡的對比。

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［3］包善發，陳偉平.城市橋梁與公路橋梁設計荷載標準對比［J］.中國水運(下半月)，2013，(8).

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