重載交通對高速公路橋梁的疲勞影響分析

文/賴化強 上猶縣交通運輸局 江西上猶 341200

重載交通對高速公路橋梁的疲勞影響分析

文/賴化強 上猶縣交通運輸局 江西上猶 341200

為促進國家經濟發展，國家加大了交通設施建設，促進了交通運輸事業的發展，但近年來公路橋梁上運行的車輛荷載發生了明顯變化，帶有明顯的重載趨勢，由于這些車輛經常經過高速公路橋梁，給橋梁造成了嚴重損害，因此，怎樣緩解高速公路橋梁疲勞就成為現階段最重要的工作。基于此，本文將從緩解高速公路橋梁疲勞的意義入手，重點研究重載交通對高速公路橋梁疲勞影響狀況。

重載交通；高速公路橋梁；疲勞影響

由于重載交通車輛在高速公路橋梁上的運行逐漸增多，使得橋梁疲勞現象逐漸加重，并引發了一系列交通事故，在這些事故發生以后，不僅會造成巨額經濟損失，還可能導致人員傷亡。每次重載交通車輛在高速公路橋梁上運行都會加重橋梁負擔，久而久之，橋梁不堪重負，在重載交通車輛再次經過時便出現了坍塌等事故。因此，有必要對重載交通對高速公路橋梁疲勞影響展開研究。

1、緩解高速公路橋梁疲勞的意義

高速公路橋梁是公路運輸中不可缺少的一部分，也是推動國民經濟增長的重要力量，因此，做好橋梁工程安全性與經濟性分析也成為現階段最重要的工作。在高速公路橋梁運用中，因交通運輸壓力增加，重載交通壓力增大，給橋梁安全運行帶來極大威脅，也造成了很多交通安全事故，如2010年6月份，吉林省道302朝長公路則發生了橋梁坍塌事件，致使貨車與出租車墜入到河水中（如下圖1所示）。通過調查研究發現，此次事故的產生與公路橋梁過于疲勞有關，再加上因公路橋梁疲勞設計荷載較低，重載車輛不斷經過，最終導致橋梁出現坍塌。為減少這種情況的出現，緩解高速公路橋梁疲勞就成為交通運輸部門關注要點。

緩解高速公路橋梁疲勞可以延長橋梁運行壽命，確保車輛安全出行，企業及國家財產也不會受到損失，人民出行也更加安全，這也是有效提升人們對相關部門滿意度的有效措施。

圖1 墜河事故現場圖

2、重載交通對高速公路橋梁疲勞影響分析

2.1 交通量預測

近年來，隨著國家經濟的發展，私家車數量在增多的同時，交通堵塞問題也日益加重，尤其是在高速公路橋梁擴建以后，重載車輛在公路橋梁兩側行駛，由于其重量過大，嚴重損害到了高速公路橋梁健康。要了解高速公路橋梁疲勞狀況，就要先做好交通量預測。在高速公路橋梁交通量預測中，可以從經濟交通分析入手，結合交通發生與吸引預測，在分析橋梁交通量分布與分配，以此了解該地區的交通量。

在預測交通量的過程中發現，重載交通對高速公路橋梁疲勞的影響主要有以下幾種：第一，地區經濟發展。在地區經濟得以快速發展以后，交通量也將提升，尤其是客運及貨運量增長較快，這樣也會增加交通運輸壓力。第二，對外貿易。隨著對外貿易的增多，交通運輸網絡也需要完善，高速公路橋梁也成為完善要點之一，在完善以后，它的運用量也會提升，交通量也在這種情況下增加。第三，交通政策的影響。近年來，我國每到節假日便會免收高速公路橋梁通行費用，所以，無論是私家車還是企業車輛都會聚集在高速公路上，這樣就增加了高速公路橋梁運輸壓力，進而影響到高速公路橋梁交通量。此外，技術因素也是影響高速公路橋梁健康狀況的因素，很多高速公路橋梁安全事故的發生與相關技術不過關有關，最終促使高速公路橋梁交通量上升。

2.2 重載車輛對高速公路橋梁帶來的疲勞損傷

由于行車速度與車輛間距之間存在差異，所以給橋梁帶來的影響也不相同。進一步了解車輛速度與車輛間距對橋梁疲勞損傷情況的研究可以發現，兩個相同車輛在車速不同的情況下，給橋梁帶來的疲勞損傷也存在差異，如在車輛以每小時80千米運行時，響應速度相對較大，橋梁疲勞損傷較大，在車輛以每小時20千米的速度運行時，響應速度則相對較小，橋梁疲勞損傷較小，可見它們所帶來的疲勞損傷也存在一定差異。

高速公路橋梁疲勞損傷狀況如何還與橋梁結構中的混凝土疲勞狀況有關，對于混凝土橋梁來說，如果車輛相同，但車速不同，橋梁的損傷狀況并不大，而混凝土材質的不同則將直接影響到橋梁實際承載力，如普通鋼筋在車輛相同，但車速不同的情況下，鋼筋應力會出現較大變化，在車速增加以后，鋼筋應力也會增加，進而影響到車輛疲勞損傷狀況。而預應力鋼筋橋梁則不會出現這種情況。

同時，影響車輛損傷狀況的因素還與車輛運行狀態有關，在車輛運行狀態處于一般時，即每個車道上的車輛在100輛以下，橋梁的損傷應力水平多在0.06-0.2之間，其使用壽命相對較長；在車輛運行狀態處于密集狀態時，尤其是在堵車階段，車輛間距較小，行車速度較慢，此時橋梁疲勞損傷也會出現差異。通過研究發現，在密集運行狀態下，由于混凝土等效應力存在較大差異，鋼筋等效應力較小，那么這時車輛在經過橋梁以后就會產生一定的振動，在下一輛車進入到橋梁中以后，橋梁等效應力幅度也會發生變化。在研究中發現，當車輛以每小時60千米的速度在密集狀態下進入橋梁以后，橋梁的疲勞損傷將加重，在車輛以每小時20千米的速度進入橋梁以后，橋梁的疲勞損傷情況相對較輕?？梢?，車輛是否處于密集運行狀態給高速公路橋梁所帶來的損傷并不相同。但如果不能改善高速公路橋梁上的重載交通狀況，將直接縮短橋梁運行壽命，更不利于國家經濟進一步發展。

結語：

通過以上研究得知，在重載交通中，影響高速公路橋梁疲勞損傷的因素有很多，如果不能緩解高速公路橋梁疲勞狀況，將直接威脅到通行車輛及人員的安全，因此本文分析了重載交通對高速公路橋梁疲勞損傷的影響，并分析了促使高速公路橋梁疲勞產生的要素，希望能為相關人士帶來有效參考，真正做好高速公路橋梁安全建設，避免安全事故再次發生。

[1]梅剛,秦權,林道錦.公路橋梁車輛荷載的雙峰分布概率模型[J].清華大學學報:自然科學版,2013,43(10):1394-1396.

[2] 王榮輝,池春,陳慶中,等.廣州市高架橋疲勞荷載車輛模型研究[J].華南理工大學學報:自然科學版,2015,32(12):94-96.