關(guān)于城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對比的探析

胡蘭蘭

(中國華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司深圳分公司，廣東深圳518029)

關(guān)于城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對比的探析

胡蘭蘭

(中國華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司深圳分公司，廣東深圳518029)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開公路的建設(shè),良好的運(yùn)輸條件可以大大推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,加強(qiáng)各地的貿(mào)易。由于人們生活水平不斷提高,私人車的數(shù)量不斷增多,交通壓力越來越大,給人們的出行帶來巨大的阻礙。為了有效地緩解交通壓力,發(fā)展交通事業(yè),城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)被人們逐漸采用。因?yàn)槌鞘袠蛄汉凸窐蛄旱慕ㄔO(shè)是為了方便運(yùn)輸,讓車輛從中通過,所以會(huì)涉及到荷載問題。公路橋梁和城市橋梁的荷載設(shè)計(jì)是運(yùn)輸?shù)陌踩Ｕ?關(guān)乎到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全,所以橋梁的荷載設(shè)計(jì)方案非常重要。現(xiàn)對城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析,對兩者的橋梁荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比,為相關(guān)工程設(shè)計(jì)人員提供一些設(shè)計(jì)上的參考。

城市橋梁；公路橋梁；荷載標(biāo)準(zhǔn)；對比

1 城市橋梁和公路橋梁方面的介紹

交通建設(shè)中的城市橋梁和公路橋梁建設(shè)在一定程度上方便了人們的出行,還能夠緩解交通壓力,促進(jìn)城市的發(fā)展。城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)都屬于建設(shè)中最為重要的一種類型,要想起到優(yōu)化交通的作用,就需要建設(shè)耐用、安全、穩(wěn)固的城市橋梁和公路橋梁。在城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)中會(huì)涉及到荷載問題,這是關(guān)乎到橋梁安全的重要環(huán)節(jié),必須要有嚴(yán)格、科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。

人們所說的公路橋梁就像那些武漢長江大橋一樣的鋼架橋、懸橋、拱形橋等多種形式的橋梁；城市橋梁是指在城市規(guī)定的范圍內(nèi),建設(shè)在河道上的橋梁、道路上的立交橋,以及人行天橋、跨越鐵路的橋梁等永久性或半永久性的橋梁。城市橋梁和公路橋梁之間有著很多的相似之處,也有著很大的不同。如果人們能夠合理地利用城市橋梁和公路橋梁,不但能緩解交通壓力,還能起到美化城市的效果。

2 對城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對比進(jìn)行分析

城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的認(rèn)識主要在于《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》和《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》兩個(gè)方面。前者主要是針對城市范圍內(nèi)的橋梁與涵洞的建設(shè),有關(guān)的約束對象有鐵路、公路、水路,以及其他的部門；后者主要是對公路橋梁建設(shè)進(jìn)行約束,無論建設(shè)哪種橋梁,都要嚴(yán)格地按照《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》進(jìn)行建設(shè)。這兩種法規(guī)有著很強(qiáng)的針對性,專門針對橋梁荷載方面的設(shè)計(jì)和建設(shè)。

2.1 荷載作用的分類研究

在兩部法規(guī)中所規(guī)定的荷載分為永久性、可變性及偶然性三種。但是在可變性荷載的研究中,特別在溫度對荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行了研究,明確了公路荷載的溫度作用。均勻溫度和變化性的梯度溫度對橋梁的荷載有著不同的要求,所以需要進(jìn)行詳細(xì)的解說,方便橋梁荷載方案的設(shè)計(jì)。除此之外,汽車在橋梁上行駛的時(shí)候避免不了與橋梁本體發(fā)生撞擊,這就充分地體現(xiàn)了公路橋梁荷載的偶然作用。

2.2 橋梁荷載的可變性作用研究

2.2.1 汽車荷載的研究

城市橋梁和公路橋梁的荷載一般采用均布荷載加單一荷載模式,這種模式在橋梁建設(shè)時(shí)經(jīng)常被采用。經(jīng)過長時(shí)間歲月汽車行駛所需的荷載研究分析,法規(guī)中對汽車荷載的基本情況和汽車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行明確規(guī)定,依靠這些荷載規(guī)定值來對橋梁荷載設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,進(jìn)而比較城市橋梁和公路橋梁荷載的標(biāo)準(zhǔn),這樣可以在研究中得到合理、科學(xué)的結(jié)果。再利用汽車荷載對公路橋梁和城市橋梁進(jìn)行對比前,需要先布置一定的試驗(yàn)場景,需要規(guī)定橋梁車道的數(shù)量、車道荷載的橫向布置、設(shè)定橋梁車道的寬度。布置好之后,需要結(jié)合城市標(biāo)準(zhǔn)中橋梁跨徑和加載長度方面的規(guī)定,對場景中車道數(shù)量、橫向布置及總寬度三者之間的關(guān)系進(jìn)行研究,最后分析出城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的折減系數(shù)基本上相同。

表1為汽車荷載基本情況一覽表；表2為《公路04規(guī)范》汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值一覽表；表3為《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ11-2011)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值一覽表。

表1 汽車荷載基本情況一覽表

表2 《公路04規(guī)范》汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值一覽表

表3 《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ11-2011)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值一覽表

2.2.2 汽車沖擊力的研究

研究橋梁荷載就需要涉及到汽車的沖擊力,汽車沖擊力的是結(jié)合結(jié)構(gòu)質(zhì)量、跨徑和剛度,根據(jù)沖擊力與計(jì)算跨徑的反比值為主進(jìn)行計(jì)算的。從汽車沖擊力來對城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比,根據(jù)沖擊力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析(見表4)。

表4 與沖擊系數(shù)相關(guān)的因素?cái)?shù)值一覽表

從表4可以明顯地看出公路沖擊系數(shù)比城市沖擊系數(shù)有明顯的提高,在小跨度方面的差別比較大,當(dāng)?shù)酱罂鐝降臅r(shí)候兩者的數(shù)值逐漸接近。

2.2.3 人群荷載的研究

橋梁上不僅僅有車通過,還會(huì)有人通過,就像北京、上海等人口密集的城市為了緩解交通壓力,都會(huì)建設(shè)一些人行天橋,方便行人穿越到公路對面。根據(jù)有關(guān)的法規(guī)表示,人們步行時(shí)對城市橋梁起到的荷載作用值為5 kPa,行人和汽車共同行駛在橋梁上的荷載值為4.5 kPa。表5為人群荷載與跨徑關(guān)系一覽表。

從表5可以看出城市橋梁人群荷載和公路橋梁的橋梁跨距不相同時(shí),人群荷載存在著很大的區(qū)別,在進(jìn)行荷載設(shè)計(jì)時(shí),一定要注意荷載值的采用,確保橋梁的安全性能。

2.2.4 汽車制動(dòng)力的研究

汽車制動(dòng)力也是城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的對比方法之一。城市橋梁主要是對離心率、溫度、風(fēng)荷載等方面進(jìn)行分析。兩者的主要不同之處是在車道荷載上存在著差別,以及多條車道中各車道對汽車荷載制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值之間的差別。

2.2.5 作用效應(yīng)組合的研究

(1)第一種組合可以說是最為簡單的可變荷載和永久荷載兩個(gè)組合到一起的；

表5 人群群荷與跨徑關(guān)系一覽表

(2)第二種組合是在第一種組合的基礎(chǔ)上,添加一些由別的原因產(chǎn)生的,不同于第一種可變荷載的,另一種可變荷載；

(3)第三種組合是在第一種組合下,加入因船只或漂浮物所產(chǎn)生作用的偶然性荷載；

(4)第四種組合和上述三種組合不相同,是根據(jù)在橋梁施工階段所應(yīng)用的生產(chǎn)工具(腳手架、材料機(jī)械等)因素產(chǎn)生的施工荷載作為荷載作用效應(yīng)組合；

(5)第五種組合和橋梁自身?xiàng)l件有關(guān),橋梁本身的質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力及橋梁在投入使用之后環(huán)境對其產(chǎn)生的破壞力等產(chǎn)生的永久性荷載結(jié)合在一起,形成的荷載效應(yīng)組合。

經(jīng)過對兩個(gè)橋梁規(guī)范的研究,發(fā)現(xiàn)公路橋梁和城市橋梁兩個(gè)規(guī)范中提到的荷載效應(yīng)組合大多數(shù)都一樣。比如：城市規(guī)范中的第二荷載作用效應(yīng)組合和公路規(guī)范中的第一種荷載作用效應(yīng)組合相同；城市規(guī)范中的第三種荷載作用效應(yīng)組合和公路規(guī)范中的第四種荷載作用效應(yīng)組合相同；城市規(guī)范中的第四種荷載作用效應(yīng)組合和公路規(guī)范中的荷載作用效應(yīng)相同。兩個(gè)規(guī)范中存在的最大區(qū)別就是城市和公路兩個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)上存在著差別,應(yīng)該用不同程度的管理方式管理兩者的橋梁。在公路橋梁方面的規(guī)定中提到了基本組合和偶然組合,而在城市橋梁方面的規(guī)定中沒有涉及到此內(nèi)容,所以公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的標(biāo)準(zhǔn)更加寬泛。

3 結(jié)語

雖說公路橋梁和城市橋梁都屬于橋梁,但是兩者中間存在者很大的不同。人們應(yīng)該將兩者中間的差別詳細(xì)地解釋出來,方便兩者的建設(shè),在最大程度上保證橋梁建設(shè)的安全,營造良好的運(yùn)輸環(huán)境。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,橋梁的建設(shè)技術(shù)有了很大的提高,當(dāng)前的一些規(guī)范已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代橋梁建設(shè)的發(fā)展,應(yīng)該將橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化、完善,跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。

U442.5

B

1009-7716(2015)09-0087-03

2015-05-19

胡蘭蘭(1981-),女,湖北襄陽人,工程師,從事橋梁工程設(shè)計(jì)工作。