重载交通公路桥梁设计荷载标准分析

　　摘要：重载交通公路桥梁设计中，车辆载荷的选择使用关系到路桥结构的经济，安全和适用。伴随着我国经济和交通行业的飞速发展，载重车的流通量越来越大，承载的物品也越来越多越来越重，所以现在载重和轴数都不断加强，轴重加到了七轴120t，这使得以前的重载交通公路已经不能满足于现状，公路桥梁经常受到损害，变得日益严重。因此，对于重载交通公里桥梁设计中车辆荷载进行重新分析，为了有效解决问题，保证桥梁建设的经济与运营安全，必须加强公路桥梁的科学设计。
　　关键词：重载交通公路；桥梁设计；荷载标准
　　1导言
　　公路桥梁损坏的原因很多，超载问题是其中一个重要的因素。超载的原因有很多，比如旧桥超龄超载运营，比如桥梁车流量超过原设计，比如车辆违规超载等等。无论是车辆超载还是公路桥梁荷载超载都严重威胁着交通安全，给国家、社会、人民带来重大损失，因此分析重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的问题具有很重要的意义。
　　2重载交通公路桥梁设计前对车辆荷载的调查
　　对于重载交通公路桥梁设计研究以前，应该对所要设计的公路进行调查和研究，对调查和研究结果的纵向排列的情况分析和确认。调查主要是为了得到三个数据：（1）车辆的类型以及分布进行调查，从其中得到车辆分布比例：（2）不同种类的轴重，轴距进行调查统计：（3）对于公路桥梁车辆汽车纵向间距进行调查统计。纵向间距上，统计载重汽车和普通汽车，普通汽车和普通汽车的间距。采用观察方法是对车辆类别分布比例情况与车辆轴重、轴距的调查，而采用摄影法与人工观测法则是对荷载汽车纵向间距的调查，只有在汽车数量过多的情况下无法逐步调查才采用采集方法，同时对于不合乎常理的数据进行删除。然后对各组纵向间距分别组成集合，通过调查可以看出，连续两辆载重的车相之间概率很小，可以忽略。
　　3重载交通公路桥梁设计中车辆荷载的标准
　　在公路桥梁设计中，车辆荷载是一项极其重要的技术指标，而车辆荷载也以包括轴距、车间距、车重或轴重等在内的多个参数来对桥梁结构产生荷载效应，而根据之前通过对重载交通公路桥梁中的实际交通调查数据进行分析和计算，从而得出有代表性的汽车荷载类型及其车队纵向排列图，这样就能够计算出在实际的运营状态下，车辆荷载对于重载交通公路桥梁产生的荷载效应。
　　根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）（以下简称为《路桥通规》）中的规定，高速公路的设计荷载为公路Ⅰ级，该级的车辆荷载由主车（200kN）和加重车（550kN）所组成。而在对高速公路汽车车辆荷载进行分析的过程中，将各种类型的车辆按照其对公路桥梁的作用来折算成主车（即普通汽车）和加重车这两种类型，即将三、四轴载重货车、两轴中重货车、小货车、中大客车、小客车等统计为主车，而将五、六轴载重货车等统计为加重车。
　　3.1主车
　　采用30m跨径的简支梁的跨中弯矩作用效应，来作为车辆荷载折算的基本参数，计算出主车的作用总效应为：M总=995127kN·m，然后将其进行平均分配从而计算出每辆主车产生的作用效应为：M单=995127/1315=757kN·m。而根据《路桥通规》中公路Ⅰ级的车辆荷载设计值，其主车的轴距和轴重按照两轴中重货车来进行计算，作用在30m跨径的简支梁桥的作用效应为：MⅠ级=1352kN·m，将调查荷载的作用效应与《路桥通规》中公路Ⅰ級的主车作用效应为进行比较，757/1352=0.56，这是由于近年来小客车的增长速度已经远超过其他类型的车辆从而导致的。因此为了计算方便，设计荷载即可采用《路桥通规》中规定的两轴中重货车的轴距及轴重值，其作用效应的差值则在主车间距中来进行计算。
　　3.2加重车
　　采用30m跨径的简支梁的跨中弯矩作用效应，来作为车辆荷载折算的基本参数，计算出加重车的作用总效应为：M总=1348863kN·m，然后将其进行平均分配，从而计算出每辆加重车产生的作用效应为：M单=1348863/327=4125kN·m。而根据《路桥通规》中公路Ⅰ级的车辆荷载设计值，重车作用在30m跨径的简支梁桥的作用效应为：MⅠ级=2949.kN·m，将调查荷载的作用效应与《路桥通规》中公路Ⅰ级的主车作用效应为进行比较，4125/2949=1.40，这由于重车的车辆多并且载重量大所导致的，因此其对桥梁作用效应的影响也最大；而按照六轴半拖挂汽车来计算，作用在30m跨径的简支梁桥的作用效应为：M六轴=4345kN·m，这与调查荷载中的作用效应值M单=4125kN·m相近，因此在设计中应采用六轴半拖挂载重汽车的轴距及轴重值来作为加重车的轴距及轴重。
　　4重载交通车辆荷载的改进分析
　　4.1车辆荷载冲击系数的改进
　　在新的《公路桥梁设计通用规范》中，主要是通过公路桥梁结构基顿来决定冲击系数，在旧的《公路桥梁设计通用规范》中主要考虑到跨度和材料的因素，却没有考虑桥型，连接的方式和截面等对动力反应的影响，在新的规范中则使用结构基顿作为数据基础，基顿是质量，刚度，阻尼三个层面一起决定的，因而证实了其中一个方面的统一体。所以无论是从跨度，材料还是桥型都是有可能有区别的，但是只要基顿一致，那么本质就没有发现变化，如此一来就更为准确方便。
　　4.2桥梁要求的改进
　　在旧的《公路桥梁设计通用规范》中，规定桥宽是由对地形调查进行的，而对于其他的不同地势都有着不一样的规定。在新的在新的《公路桥梁设计通用规范》中，设计车速的概念来决定最终的桥宽。由于以前对于不同地势就要进行不同的规定和改造性都带来不便捷，对整天的进程也会有影响受到各种阻碍，而在新的规定中，问题变成单一的概念，处理起来简单方便，计算也就自然精准的多。
　　4.3车辆荷载划分的改进
　　在新的《公路桥梁设计通用规范》中，司机汽车车队全部进行了删除，取而代之的是公路二级和一级。变为更为方便的计算方式。然而在这精简的基础上，新的规定还针对以前荷载布载麻烦，引入了车辆荷载与车道荷载，通过这种引入，使得较低了车辆荷载作用效果复杂的计算过程，让计算变得更为简洁。
　　5结语
　　随着我国经济的快速发展车辆流通量的极快增长，运输业承载的东西越来越重，旧时代的路边早已无法满足现在的状况，路面的不断毁损，变得越来越不安全，所以交通事业也开始了快速发展，根据各方面的要求进行设计重载交通公路桥梁。随着时代的进步，重载交通公路桥梁的设计还要不断创新不断前进才能跟上时代的步伐。
　　参考文献：
　　[1]罗玲.基于可靠度理论和实测交通数据的纵向折减系数研究[D].重庆交通大学，2012.
　　[2]党栋.公路桥梁设计荷载及其组合研究[D].长安大学，2012.
　　[3]李笑红.铁路超重货物安全运输基本理论与应用的研究[D].北京交通大学，2013.
　　（作者单位：辽宁省公路勘测设计公司1
　　中铁九局集团第七工程有限公司2）

推荐访问:荷载 重载 桥梁 公路 交通