橋梁設計荷載及其組合研究

徐 京

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

1 橋梁設計荷載及其組合形式

1.1 車輛離心力的取值方法

離心力指的是在物體旋轉過程中所產生的脫離旋轉中心的力，其能夠促使物體脫離旋轉中心，并沿著半徑以外方向發生偏離，其是與向心力方向相反的力。車輛離心力原理如圖1所示。

圖1 車輛離心力原理

在進行橋梁設計過程中，為了保證結構設計的準確性和可靠性，需要將離心力作為可變荷載進行計算。如果橋梁的彎曲半徑在250 m以內，則在橋梁設計過程中，必須考慮離心力作用，在具體的計算過程中，需要綜合考慮彎曲半徑、設計速度等因素，這樣才能夠保證離心力系數的準確性。我國規定的不同曲線半徑與車速其離心力的標準值如表1所示。

表1 我國規定的不同曲線半徑與車速其離心力的標準值

通過對表1進行分析可見，在車輛行駛速度保持一致時，隨著彎曲半徑的縮小，離心力會逐漸增大；當曲線半徑保持一致時，隨著車速的減小，離心力也會不斷減小；如果車輛行駛速度不斷增加，隨著曲線半徑的縮小，離心力也會逐漸縮小；如果車速不斷減小，則隨著曲線半徑的縮小，離心力則會隨之增大。

1.2 車輛荷載和沖擊力

橋梁工程車道荷載有兩種形式，即均布荷載和集中荷載。在進行橋梁設計過程中，需要對車輛沖擊力進行計算，同時也需要對車輛荷載進行計算。在對車輛沖擊力進行計算時，需要充分考慮結構基頻，同時還需要注意高速的沖擊系數高于常規城市工程沖擊系數。在對橋梁工程結構進行計算時，需要采用車道荷載形式，并對橋梁工程結構進行局部加載，另外，在對橋梁涵洞、擋土墻等結構的壓力進行計算時，需要考慮車輛荷載。

1.3 風荷載

風的壓力大小是由區域地理環境、地形地貌、橋梁工程的結構形式等所決定的，風荷載也會對橋梁工程產生一定的影響，因此，在進行橋梁設計過程中，需要綜合考慮風荷載因素，其中，最大風速的計算公式如下：

Vc=VK1VS1S2

在上述公式中，V指的是每小時風速；K1指的是風重現期的系數，以10年取0.85，以50年取0.94，以120年取1；S1指的是風漏斗的參數，S1指的是風速的參數。如果無荷載因素，則考慮最小風速的計算公式為：Vc=VK1K2，K2指的是與高度有關修正系數；另外，在有荷載因素時，最大風速的計算公式為：Vc=VK1VS1S2，其中，S2指的是地面粗糙程度減少等相關因素。

1.4 溫度荷載

溫度荷載是隨著季節和日照而發生變化的，對于季節性溫差，可以根據等溫線圖進行查詢，然后結合實際情況進行修正，通常情況下，對于50年最小溫度，需要增加2 ℃，對于50年最大溫度，需要減小2 ℃，同時，對于季節性溫差，還需要結合工程項目所在海拔高程進行修訂，高程每增加100 m，最小溫度需要減小0.5 ℃，而最大溫度則需要減小1 ℃。日照溫差會對橋梁各個梯度的溫度產生影響，對于不同斷面形式以及不同的鋪裝類型，都會有一定的變化。根據BS規范，可以將橋梁鋪裝方式分為四種，即鋼箱梁鋼橋面鋪裝、混凝土梁或者箱梁橋面鋪裝、鋼桁架或者平板梁橋面鋪裝以及鋼桁架或者鋼箱梁的橋面鋪裝，不同鋪裝方式的溫度變化值夜有所不同。

1.5 組合箱梁荷載效應

在進行橋梁設計過程中，對于不同組合箱梁的效應值，在跨徑變化過程中所表現出的變化趨勢方面，不同國家的橋梁荷載有一定的區別，主要表現在荷載效應值方面。在各個國家中，英國的荷載標準值的彎曲半徑足底啊，是我國荷載效應值的0.4～0.5倍。需要注意的是，隨著跨徑的不斷增加，功力橋梁荷載效應值的變化趨勢大致相同，各個國家的差距也并不明顯。在具體的設計過程中，需要結合橋梁工程結構的極限狀態，對各個影響因素所造成的差異進行計算。

2 結 語

綜上所述，隨著我國社會經濟的快速發展，交通工程建設數量逐漸增多，同時，對于橋梁荷載的要求也越來越高。在橋梁工程設計環節，如果沒有綜合考慮車輛荷載因素的影響，就會造成橋梁安全系數降低。