車輛超限超載對公路橋梁的影響

賀玲玲

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

公路運輸是我國綜合運輸體系中的一種主要交通運輸方式。隨著我國經濟的發展，公路運輸建設突飛猛進。然而，由于近年來運輸市場的無序競爭，部分運輸企業和個體在利益的驅使下超限超載運輸貨物，破壞公路、橋梁設施，擾亂公路運輸市場秩序，引發大量交通事故，逃避繳納國家交通規費和路橋收費，對國家造成極大的經濟損失。在眾多交通運輸的違規亂象中，車輛超限超載以其占比大、危害重十分突出。由于長期的超限超載使公路橋梁始終處于超負荷運營狀態，引發大量病害繼而使使用壽命大大縮短，甚至發生多起因車輛超限超載引發橋梁垮塌的重大事故。

1 車輛超限超載

1.1 車輛超限超載界定

公路車輛超載是指公路運輸車輛在裝載貨物時超過車輛本身核定的裝載質量，即超過行駛證上核定的載貨質量（標記噸位），是車輛本身對其裝載的限制。公路車輛超限是指公路上行駛的運輸車輛裝載貨物時超過國家管理規定的行為，是運輸車輛裝載超過公路對車輛的限值，主要研究的是車輛裝載與公路的關系[1]。

1.2 車輛超限超載類型

1.2.1 早期修建的老橋建設標準低

我國在20世紀六七十年代修建的大量橋梁，設計荷載標準低（當時大部分允許通行的車輛荷載標準為10～20 t），但仍在大量服役。由于當時的設計荷載較低，荷載標準值大部分達不到現在的車輛荷載標準，因此對于這些仍在運營的老舊橋梁來說，正常的車輛也屬于超載車輛的范圍。

1.2.2 橋梁運營交通量大于預測設計交通量

交通量的變化在車輛超限超載的過程中也起到相當大的作用。由于經濟發展原因，許多早年間修建的公路目前運營交通量遠遠大于預測設計交通量，使橋梁始終處于超負荷運營狀態。武漢長江二橋設計車流量為5萬輛/d，而目前最高車流量能達到14.54萬輛/d（2016年交通調查數據），大大超過設計流量。

圖1 武漢長江二橋現場照片

1.2.3 單車超載

單車超載一直是車輛超載中占比最大的類型。2001年廣東省某公路抽樣調查結果：車輛總重最大131.8 t，單軸重最大31 t。2006年河北省張同公路抽樣調查結果：車輛總重最大134 t，單軸重最大43 t。2009年杭州蕭山治超站調查結果：超載車638輛，車輛總重超過100 t的22輛，最重129.05 t。這次造成無錫高架橋傾覆的超載車輛總重超過了170 t。

單車超載由于不確定性較大，超載的比例屢次突破極限，因此單車超載對于橋梁的破壞也最大，造成的后果也最嚴重。

1.2.4 重載車隊行駛過橋

重載車隊超載也一直是最主要的車輛超載類型，重載車隊超載對橋梁的破壞主要為多輛超載貨車密集排列于橋梁一側，導致橋梁傾覆。2012年8月24日，哈爾濱市陽明灘大橋上行匝道橋發生傾覆，事故發生時4輛大貨車總重約485 t，且全部位于橋梁右側。2009年7月15日，津晉高速匝道橋發生傾覆，事故原因為3輛超載貨車一致停放在道路右側導致傾覆。

另外對于裝配式結構，如板梁、T梁絞縫損壞，單梁受力，超載車輛通過造成破壞。2011年7月15日凌晨，杭州錢江三橋引橋在通過多輛大貨車后，部分橋梁坍塌。

2 公路橋梁荷載標準變化

2.1 公路橋梁設計荷載標準變化

2015版《公路橋涵設計通用規范》中將公路橋涵設計采用的作用分為了永久作用、可變作用、偶然作用和地震作用四類，本文重點研究的是可變作用，橋涵設計的可變作用中最主要的就是汽車荷載。

2004版《公路橋涵設計通用規范》以前的歷次橋梁設計規范中橋梁荷載標準一直是車隊荷載，車隊荷載是根據對實際公路中的運輸車輛運營情況（主要是車輛輪軸數目、前后軸間距和軸重等）進行了標準化的荷載，將經常地、大量出現的汽車排成車隊，作為計算荷載；把偶然地、個別出現的平板掛車或履帶車作為驗算荷載，類似于鐵路特種荷載，公路驗算荷載也只對較小跨徑的橋梁或局部構件起控制作用。而04版《通規》則第一次使用了車道荷載模式。在車道荷載的表示上采用均布荷載qk和集中荷載Pk。與81年《技術標準》以及85年《通用規范》中的汽車荷載相比，04版《通規》中的公路-Ⅱ級汽車荷載相當于以前的汽車-20級車輛荷載，而公路-Ⅰ級汽車荷載比汽車-超20級車輛荷載產生的荷載效應平均提高了6%～8%[2-3]。

2015版《公路橋涵設計通用規范》中二級公路汽車荷載提高為公路-Ⅰ級，四級公路原來的汽車荷載折減被取消。在近些年由于二級公路大部分取消收費，大貨車、重車比例增大許多，二級公路實際運營荷載較大。全國國省道中二級公路占相當大的比例，而二級公路中中小橋涵較多，因此在2015版《公路橋涵設計通用規范》中將小跨徑橋梁荷載增大了30%。并且考慮六軸車輛已成為主力車型，整車不超載，軸重超載普遍，為了更好地反映實際車型及軸重情況，將車輛荷載分項系數增大為1.8[2，4]。

2.2 公路超限超載車輛認定標準

公安部、交通部在2004年下發的《關于進一步加強車輛超限超載集中治理工作的通知》中對于車輛超限超載有較為明確的規定。具體規定為二軸車輛總重大于20 t，三軸車輛車貨總重大于30 t，四軸車輛車貨總重大于40 t，五軸車輛車貨總重大于50 t，六軸及六軸以上車輛車貨總重大于55 t等5種情形均認定為超限超載車輛。

3 車輛超限超載對橋梁影響

3.1 安全性

3.1.1 長期作用

橋梁結構在長期荷載作用下會發生疲勞、下撓、裂縫等破壞，在超限超載作用下會發生梁板斷裂等。超載車輛的長期作用會導致橋梁結構實際受力超過設計及規范允許值，直接造成結構的損傷或破壞。超載車輛的長期作用還會導致橋面瀝青大面積開裂，形成坑槽、擁包，影響橋梁的正常使用。

2014年7月和2015年1月，鸚鵡立交的部分橋梁（預制T梁）由于長期貨車碾壓，絞縫處破損，形成空洞，威脅橋梁安全和行車安全。

3.1.2 傾覆

傾覆是超載超限車輛對于公路橋梁危害中比較大的破壞形式之一。公路橋梁設計者對于傾覆的機理和驗算一貫是比較重視的。《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）中明確“公路橋涵的持久狀況設計應按承載能力極限狀態的要求，對構件進行承載能力及穩定驗算，必要時尚應進行結構的傾覆和滑移驗算。[5]”新版《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018）中直接增加了對于橋梁傾覆的驗算條文[6]。

圖2 橋梁傾覆的驗算條文圖示[6]

在超載車輛荷載偏心作用下，單向受壓支座一次脫離受壓狀態；同一橋墩的一對橫向雙支座構成的“抗扭支撐”，形成的對扭矩和扭轉角度的雙重約束，雙支座中的一個支座脫離受壓狀態后，另一支座僅形成對扭矩的約束；當箱梁的抗扭支撐全部失效，箱梁失穩。

圖3 橋梁傾覆機理圖示

2012年8月24日，哈爾濱市陽明灘大橋上行匝道橋發生傾覆，事故發生時4輛大貨車總重約485 t，且全部位于橋梁右側。2011年2月21日，浙江上虞市春暉立交橋引橋發生傾覆，事故發生時，橋上4輛貨車停放在橋梁同一側，總重量達389 t。

3.2 耐久性

結構的耐久性是指在設計確定的環境作用和養護、使用條件下，結構及其構件在設計使用年限內保持其安全性和適用性的能力。長期的超載作用，使橋梁結構會產生疲勞裂紋，特別是對于鋼結構橋梁，疲勞裂紋的不斷擴展，將影響鋼結構的使用，甚至導致斷裂破壞。在一些系桿拱橋中由于長期超載貨車作用，吊桿產生疲勞，加上結構受到腐蝕，吊桿會出現斷裂。

吊桿局部受到腐蝕疲勞作用，加上長期超載，導致吊桿斷裂。2011年7月14日，福建武夷山公館大橋吊桿斷裂，發生垮塌。2011年4月12日，新疆庫爾勒市孔雀河大橋吊桿斷裂，發生垮塌。

4 結論

本文敘述了對車輛超限超載的界定，介紹了超限超載車輛的類型，并從設計規范角度闡述了公路橋梁荷載標準的變化，重點從安全性和耐久性兩方面分析了超限超載車輛對公路橋梁的影響，為設計、運營、管理等單位在公路橋梁的設計、管養等方面提供一定的參考。