公路工程荷載標(biāo)準(zhǔn)解析

程旨輝，許春波

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 關(guān)于荷載的規(guī)定

汽車荷載在公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為公路－Ⅰ級(jí)和公路－Ⅱ級(jí)兩個(gè)級(jí)別。

汽車荷載組成分為車道荷載和車輛荷載。橋梁結(jié)構(gòu)整體計(jì)算采用車道荷載，橋梁結(jié)構(gòu)局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力的計(jì)算采用車輛荷載。車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。

2 車道荷載

2.1 車道荷載由均布荷載和集中荷載組成

均布荷載公路－Ⅰ級(jí)為10.5 kN/m，二級(jí)公路作為干線公路且重車較多時(shí)，其橋涵設(shè)計(jì)可采用公路－Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。一般二級(jí)公路車道荷載為Ⅰ級(jí)車道荷載的0.75倍即7.875 kN/m。四級(jí)公路重型車輛較少時(shí)，其橋涵設(shè)計(jì)可采用Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的0.8倍即7.875×0.8=6.3 kN/m。

2.2 車道荷載的集中荷載

公路－Ⅰ級(jí)集中荷載按以下規(guī)定選取:計(jì)算跨徑≤5 m時(shí)取180 kN。計(jì)算跨徑≥50 m時(shí)取360 kN。5～50 m按內(nèi)插求得。公路－Ⅰ級(jí)車道荷載見表1。

表1 公路－Ⅰ級(jí)車道集中荷載 kN

公路－Ⅱ級(jí)集中荷載為公路－Ⅰ級(jí)集中荷載的0.75倍，見表2。

表2 公路－Ⅱ級(jí)車道集中荷載 kN

四級(jí)公路為二級(jí)公路集中荷載的0.8倍，見表3。

表3 四級(jí)公路車道集中荷載 kN

計(jì)算剪應(yīng)力效應(yīng)時(shí)，上述集中荷載乘以1.5倍的系數(shù)。

3 車輛荷載

公路－Ⅰ級(jí)和公路－Ⅱ級(jí)汽車荷載采用相同的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值，在原規(guī)范中為汽車超20級(jí)車輛標(biāo)準(zhǔn)中總重550 kN的加重車，在通用規(guī)范(JTG－60－2004)中為表4.3.1－2和公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01－2003)中為表6.0.4。車輛荷載主要指標(biāo)見表4。

4 等外公路荷載標(biāo)準(zhǔn)

等外公路系指4級(jí)以外的道路，水利工程中的農(nóng)橋系指4級(jí)以外公路上的橋梁(如鄉(xiāng)村道路)，其荷載標(biāo)準(zhǔn)目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我國公路的荷載標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)見表5。

表4 車輛荷載主要技術(shù)指標(biāo)

表5 公路荷載標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)表

本次修訂后的規(guī)范，將汽車荷載由原規(guī)范規(guī)定一輛重車和具有規(guī)定間距的若干標(biāo)準(zhǔn)車組成的車隊(duì)表示改為具有一定壓強(qiáng)的分布力q和集中力p組成的模式作為新規(guī)范汽車荷載模式，并命名為車道荷載。

汽車荷載的壓力強(qiáng)度q和集中荷載p的確定是建立在大量的實(shí)測統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的，并通過荷載效應(yīng)的可靠性分析，求出荷載效應(yīng)作用下的彎矩和剪力的分布規(guī)律，與現(xiàn)行規(guī)范接軌使其差異不能過大。用K－S檢驗(yàn)或小樣本W(wǎng)2檢驗(yàn)法進(jìn)行截口分布的擬合檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的最大值分布根據(jù)截口分布選用兩個(gè)分部類型。

汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值是由基準(zhǔn)期內(nèi)汽車荷載效應(yīng)最大值概率分布的某一分位值確定的，所以車道荷載q和p的求得需要將其施加各種結(jié)構(gòu)的各種跨徑，并使計(jì)算效應(yīng)大致等于這個(gè)分位值。

從汽車荷載效應(yīng)在基準(zhǔn)期內(nèi)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布函數(shù)(見公路結(jié)構(gòu)可靠度統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)P63表8汽車荷載效應(yīng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)表)可以看出，在任何情況下剪力效應(yīng)均不起控制作用，而彎矩效應(yīng)則起控制作用，因此汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值以彎矩效應(yīng)的概率分布為基礎(chǔ)取值。按國際慣例荷載標(biāo)準(zhǔn)保證率為95%的分位值。

一般運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，正態(tài)分布計(jì)算得:

由極值Ⅰ型分布計(jì)算得:

密集運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，正態(tài)分布計(jì)算得:

由極值Ⅰ型分布計(jì)算得:

上式中為本規(guī)范產(chǎn)生的汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)圖的效應(yīng)值，一般狀態(tài)對(duì)應(yīng)汽－20，密集狀態(tài)對(duì)應(yīng)汽－超20，由此可知實(shí)際調(diào)查效應(yīng)值小于現(xiàn)行汽車車隊(duì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的效應(yīng)值S'QK。

由于我國公路橋梁的可靠性研究尚屬首次開展，在汽車荷載研究中又忽略了一些不定性因素，所以在確定車道荷載q和p值時(shí)，一般狀態(tài)≥0.89S'QK，密集狀態(tài)≥0.93S'QK，多數(shù)狀態(tài)接近S'QK，最大＜1.1S'QK。

[1]交通部公路司，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)公路工程委員會(huì).JTG B01－2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.JTG D60－2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2004.