考慮實際汽車荷載效應的的礦區公路橋梁可靠度評估分析

白蓉蓉

摘要：隨著我國交通水平的增長，礦區公路橋梁的可靠性逐漸受到了人們的重視，因為礦區公路橋梁受長期礦業開采影響，其地質情況容易出現松動等不良問題，此時其安全性相對較低，同時在交通層面上，車輛行駛時造成的荷載效應會對礦區公路橋梁地基造成擾動，結合其地質情況的不良表現，可能引發安全事故，對此在安全原則上，有必要對礦區公路橋梁的可靠度進行評估。

關鍵詞：汽車荷栽效應;礦區公路橋梁;可靠度評估

中圖分類號：U448.14 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）09-0085-05

汽車在行駛過程當中車輛本身的重量、載物重量以及行駛動能都會以荷載的形式施加于公路橋梁，此時在安全原則上，公路橋梁必須具備充足的承載能力與穩定性，如果不滿足此兩項要求，則該公路橋梁的可靠度不足。而礦區公路橋梁正是一種容易出現可靠度不足的公路橋梁工程，因為其位于礦區，受長期礦業開采影響，其土體結構、地質情況大概率存在不良表現，在此基礎上礦區公路橋梁的承載能力與穩定性容易出現問題，但在科學原則上，不能因為礦區公路橋梁容易出現此類問題而直接進行判定，有必要先進行評估，根據評估結果來決定其可靠度，如可靠度確實不足，則需要采取相應安全措施。

1礦區公路橋梁汽車載荷分析

因為不同礦區公路橋梁的汽車載荷不同，所以無法一概而論，對此本文出于實踐性考慮，將結合某實例礦區公路橋梁展開相關工作。下文主要對實例礦區公路橋梁的汽車載荷進行分析。

1.1實例礦區公路橋梁概況

某礦區公路橋梁建立至今18年，全長57.228km，凈寬11m+2×0.5m，共含有33座通車橋梁，其中特大型橋梁1座、大型橋梁13座、中小型橋梁19座。根據當地管理部門資料得知，實例礦區公路橋梁設計汽車載荷為汽車一超20級、掛車-120。

1.2汽車載荷數據收集

文章針對實例礦區公路橋梁進行了為期lOd的監測，通過監測得到了相應數據項，匯總后即為監測結果。下文將對監測結果進行分析。

1.1.1數量

根據監測共得到55665個車輛數據，且經實際監控得知，這些車輛分兩個方向行駛于實例礦區公路橋梁當中，對此文中所指兩個方向為上行、下行，其中上行方向車輛多為空車（非載貨車輛），共25527輛;下行車輛多為載貨車輛，共30138輛，圖1、2為上、下行各類車輛比例圖。

此外，針對上、下行車輛的功能表現可見，實例礦區公路橋梁上、下行車輛存在較大的重量差異，即上行車輛普遍為空車，重量相對較小，而下行車輛多為載貨車或運煤車，且其中99.7%都出于滿載狀態，造成了巨大的重量差。

1.1.2結果分析

據上述數據結果進行分析，得到實例礦區公路橋梁汽車載荷的四大特征，即六型車多為載貨或運煤車;六型車在總交通量中占大比;重載車輛方向性較為統一;堵車現象嚴重，下文將對這四大特征進行具體分析。

1）六型車多為載貨或運煤車，因為實例礦區公路橋梁周邊礦山中依舊存在大量礦業開采活動，所以為了滿足開采工作需求，礦業單位多采用六型車進行進行運輸。根據統計結果得知，文中監測到了35716輛載貨或運煤車，其中六型車總量為35510量，占終必的99.4%。

2）六型車在總交通量中占大比，針對實例礦區公路橋梁交通總量得知，其汽車類型多為六型車，原因在于該公路橋梁為煤炭資源運輸的重要路徑，所以出現了較大占比。根據圖2、3可見其上行方向六型車占總比62%、下行方向六型車占總比65%。

3）重載車輛方向性較為統一，上文所述，實例礦區公路橋梁作為煤礦運輸要道，其六型車行駛方向十分明顯，即上行方向車輛多為空載車輛，方向為礦區內部;下行方向多為滿載車輛，方向向外。在此條件下，說明礦區公路橋梁的上、下行方向的汽車荷載存在較大區別。

4）堵車現象嚴重結合六型車車輛規格、實例礦區公路橋梁凈寬、上下行方向通車量綜合分析可見，實例礦區公路橋梁凈寬并不能滿足六型車上下行方向通車量需求，基本上單方向容量只能容納一輛六型車，否則就會出現占道的交通問題。圖3給出了實例礦區公路橋梁堵車實況圖。

1.3軸距和軸重分析

結合理論得知，汽車的軸距和軸重與其帶來的荷載有一定關系，所以有必要進行分析，但本文監測面積較大，無法實際得到車輛軸距、軸重數據，對此文章將圍繞國家車輛劃分標準得到相應數據。圖4為各車型軸距和軸重分配比例。

2實例礦區公路橋梁可靠度分析

結合上述汽車載荷表現，下文將針對實例礦區公路橋梁局部段進行可靠度分析工作。

2.1局部段概況

實例礦區公路橋梁局部段總長13m，類型屬于空心板橋，該局部段位于實例工程K12+500m處，寬跨度組合為1～13m、全長32.26m，橋面凈寬為0.5m+1lm+0.5m，設計載荷與上述相同。圖5為橫斷面一般構造。

2.2極限狀態方程建立

針對汽車載荷對橋梁可靠度的影響，有必要圍繞公路橋梁的極限狀態進行方程建立，以保障分析的內容。具有代表性，文中所述是在排除其他荷載因素的前提下，得到了實例礦區公路橋梁局部段的承載能力極限狀態方程，見公式（1），式中R代表結構構件抗力;s。代表恒載效應;s。代表汽車荷載效應。

結合公式1對R、sG、so進行計算，計算結果代表三者在實例礦區公路橋梁局部段上的分布類型、數據參數，此時可以采用M-C重要抽樣法計算得出可靠指標。

2.3汽車荷載對橋梁可靠度影響計算

綜合上述M-C重要抽樣法進行計算，并結合梁格法得到實例礦區公路橋梁局部段的有限元模型，其中以梁單位為主梁。

針對實例下行方向汽車荷載對橋梁可靠度的影響進行計算，因上行汽車載荷較小，屬于次要因素，同時上行計算方法與下行計算方法一樣，所以沒有必要分開計算。圍繞實例礦區公路橋梁局部段下行方向的空心板，借助MIDAS CIVIL軟件得到各空心板的跨中截面正彎矩抗力數值如表1所示。