重載交通公路橋梁設計荷載標準分析

遲劼 甯羿坤

摘要：重載交通公路橋梁設計中，車輛載荷的選擇使用關(guān)系到路橋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟，安全和適用。伴隨著我國經(jīng)濟和交通行業(yè)的飛速發(fā)展，載重車的流通量越來越大，承載的物品也越來越多越來越重，所以現(xiàn)在載重和軸數(shù)都不斷加強，軸重加到了七軸120t，這使得以前的重載交通公路已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)狀，公路橋梁經(jīng)常受到損害，變得日益嚴重。因此，對于重載交通公里橋梁設計中車輛荷載進行重新分析，為了有效解決問題，保證橋梁建設的經(jīng)濟與運營安全，必須加強公路橋梁的科學設計。

關(guān)鍵詞：重載交通公路；橋梁設計；荷載標準

1導言

公路橋梁損壞的原因很多，超載問題是其中一個重要的因素。超載的原因有很多，比如舊橋超齡超載運營，比如橋梁車流量超過原設計，比如車輛違規(guī)超載等等。無論是車輛超載還是公路橋梁荷載超載都嚴重威脅著交通安全，給國家、社會、人民帶來重大損失，因此分析重載交通公路橋梁設計中關(guān)于車輛荷載的問題具有很重要的意義。

2重載交通公路橋梁設計前對車輛荷載的調(diào)查

對于重載交通公路橋梁設計研究以前，應該對所要設計的公路進行調(diào)查和研究，對調(diào)查和研究結(jié)果的縱向排列的情況分析和確認。調(diào)查主要是為了得到三個數(shù)據(jù)：（1）車輛的類型以及分布進行調(diào)查，從其中得到車輛分布比例：（2）不同種類的軸重，軸距進行調(diào)查統(tǒng)計：（3）對于公路橋梁車輛汽車縱向間距進行調(diào)查統(tǒng)計。縱向間距上，統(tǒng)計載重汽車和普通汽車，普通汽車和普通汽車的間距。采用觀察方法是對車輛類別分布比例情況與車輛軸重、軸距的調(diào)查，而采用攝影法與人工觀測法則是對荷載汽車縱向間距的調(diào)查，只有在汽車數(shù)量過多的情況下無法逐步調(diào)查才采用采集方法，同時對于不合乎常理的數(shù)據(jù)進行刪除。然后對各組縱向間距分別組成集合，通過調(diào)查可以看出，連續(xù)兩輛載重的車相之間概率很小，可以忽略。

3重載交通公路橋梁設計中車輛荷載的標準

在公路橋梁設計中，車輛荷載是一項極其重要的技術(shù)指標，而車輛荷載也以包括軸距、車間距、車重或軸重等在內(nèi)的多個參數(shù)來對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載效應，而根據(jù)之前通過對重載交通公路橋梁中的實際交通調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析和計算，從而得出有代表性的汽車荷載類型及其車隊縱向排列圖，這樣就能夠計算出在實際的運營狀態(tài)下，車輛荷載對于重載交通公路橋梁產(chǎn)生的荷載效應。

根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）（以下簡稱為《路橋通規(guī)》）中的規(guī)定，高速公路的設計荷載為公路Ⅰ級，該級的車輛荷載由主車（200kN）和加重車（550kN）所組成。而在對高速公路汽車車輛荷載進行分析的過程中，將各種類型的車輛按照其對公路橋梁的作用來折算成主車（即普通汽車）和加重車這兩種類型，即將三、四軸載重貨車、兩軸中重貨車、小貨車、中大客車、小客車等統(tǒng)計為主車，而將五、六軸載重貨車等統(tǒng)計為加重車。

3.1主車

采用30m跨徑的簡支梁的跨中彎矩作用效應，來作為車輛荷載折算的基本參數(shù)，計算出主車的作用總效應為：M總=995127kN·m，然后將其進行平均分配從而計算出每輛主車產(chǎn)生的作用效應為：M單=995127/1315=757kN·m。而根據(jù)《路橋通規(guī)》中公路Ⅰ級的車輛荷載設計值，其主車的軸距和軸重按照兩軸中重貨車來進行計算，作用在30m跨徑的簡支梁橋的作用效應為：MⅠ級=1352kN·m，將調(diào)查荷載的作用效應與《路橋通規(guī)》中公路Ⅰ級的主車作用效應為進行比較，757/1352=0.56，這是由于近年來小客車的增長速度已經(jīng)遠超過其他類型的車輛從而導致的。因此為了計算方便，設計荷載即可采用《路橋通規(guī)》中規(guī)定的兩軸中重貨車的軸距及軸重值，其作用效應的差值則在主車間距中來進行計算。

3.2加重車

采用30m跨徑的簡支梁的跨中彎矩作用效應，來作為車輛荷載折算的基本參數(shù)，計算出加重車的作用總效應為：M總=1348863kN·m，然后將其進行平均分配，從而計算出每輛加重車產(chǎn)生的作用效應為：M單=1348863/327=4125kN·m。而根據(jù)《路橋通規(guī)》中公路Ⅰ級的車輛荷載設計值，重車作用在30m跨徑的簡支梁橋的作用效應為：MⅠ級=2949.kN·m，將調(diào)查荷載的作用效應與《路橋通規(guī)》中公路Ⅰ級的主車作用效應為進行比較，4125/2949=1.40，這由于重車的車輛多并且載重量大所導致的，因此其對橋梁作用效應的影響也最大；而按照六軸半拖掛汽車來計算，作用在30m跨徑的簡支梁橋的作用效應為：M六軸=4345kN·m，這與調(diào)查荷載中的作用效應值M單=4125kN·m相近，因此在設計中應采用六軸半拖掛載重汽車的軸距及軸重值來作為加重車的軸距及軸重。

4重載交通車輛荷載的改進分析

4.1車輛荷載沖擊系數(shù)的改進

在新的《公路橋梁設計通用規(guī)范》中，主要是通過公路橋梁結(jié)構(gòu)基頓來決定沖擊系數(shù)，在舊的《公路橋梁設計通用規(guī)范》中主要考慮到跨度和材料的因素，卻沒有考慮橋型，連接的方式和截面等對動力反應的影響，在新的規(guī)范中則使用結(jié)構(gòu)基頓作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基頓是質(zhì)量，剛度，阻尼三個層面一起決定的，因而證實了其中一個方面的統(tǒng)一體。所以無論是從跨度，材料還是橋型都是有可能有區(qū)別的，但是只要基頓一致，那么本質(zhì)就沒有發(fā)現(xiàn)變化，如此一來就更為準確方便。

4.2橋梁要求的改進

在舊的《公路橋梁設計通用規(guī)范》中，規(guī)定橋?qū)捠怯蓪Φ匦握{(diào)查進行的，而對于其他的不同地勢都有著不一樣的規(guī)定。在新的在新的《公路橋梁設計通用規(guī)范》中，設計車速的概念來決定最終的橋?qū)挕Ｓ捎谝郧皩τ诓煌貏菥鸵M行不同的規(guī)定和改造性都帶來不便捷，對整天的進程也會有影響受到各種阻礙，而在新的規(guī)定中，問題變成單一的概念，處理起來簡單方便，計算也就自然精準的多。

4.3車輛荷載劃分的改進

在新的《公路橋梁設計通用規(guī)范》中，司機汽車車隊全部進行了刪除，取而代之的是公路二級和一級。變?yōu)楦鼮榉奖愕挠嬎惴绞健Ｈ欢谶@精簡的基礎(chǔ)上，新的規(guī)定還針對以前荷載布載麻煩，引入了車輛荷載與車道荷載，通過這種引入，使得較低了車輛荷載作用效果復雜的計算過程，讓計算變得更為簡潔。

5結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展車輛流通量的極快增長，運輸業(yè)承載的東西越來越重，舊時代的路邊早已無法滿足現(xiàn)在的狀況，路面的不斷毀損，變得越來越不安全，所以交通事業(yè)也開始了快速發(fā)展，根據(jù)各方面的要求進行設計重載交通公路橋梁。隨著時代的進步，重載交通公路橋梁的設計還要不斷創(chuàng)新不斷前進才能跟上時代的步伐。

參考文獻：

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[3]李笑紅.鐵路超重貨物安全運輸基本理論與應用的研究[D].北京交通大學，2013.

（作者單位：遼寧省公路勘測設計公司1

中鐵九局集團第七工程有限公司2）