城市橋梁設(shè)計中的荷載分析與舉措

王魯潑

摘 要：一般情況下，橋梁在建成投入使用之后會在長時期內(nèi)受到不同程度的荷載，如果荷載超過了橋梁的承受能力，那么就會使橋梁出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，因此荷載問題是橋梁設(shè)計的一個重要課題。本文基于此對城市橋梁設(shè)計中的荷載要求和提高荷載能力的措施進行了分析。

關(guān)鍵詞：城市橋梁；設(shè)計；荷載

0 前言

城市橋梁是城市重要的運輸通道，它對于我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民的生產(chǎn)生活有著不可估量的作用，然而近年來隨著人口的增長和車輛的增多，我國城市的交通壓力越來越大，也對橋梁的荷載設(shè)計提出了更高的要求，但由于橋梁的荷載問題受到多種因素的影響，再加上設(shè)計水平的限制，為此我們應(yīng)當(dāng)對城市橋梁設(shè)計中的荷載要求應(yīng)采取積極的措施，保證城市橋梁的質(zhì)量。

1 城市橋梁設(shè)計的荷載要求

1.1 車輛荷載

因為城市橋梁的最主要荷載來源就是過往的車輛，因此在城市橋梁的設(shè)計過程中，汽車荷載應(yīng)重點關(guān)注。汽車的荷載分為兩級，一個是公路I級，另一個是公路II級[1]。另外汽車荷載主要由車道荷載和車輛荷載組成，在一般情況下，對于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算往往采用車道荷載的方式，而對于橋梁的涵洞、橋臺和擋土墻等進行壓力計算的時候往往采用車輛荷載，因此車輛荷載和車道荷載的作用是不能夠疊加在一起的，其中車道荷載的計算公式如圖1所示。如果城市橋梁的跨徑在20米以下，那么I級公路的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為145KN/m2，II級公路的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為135KN/m2。如果城市橋梁的跨徑在150米以下，那么I級公路的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為300KN/m2，II級公路的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為160KN/m2。

1.2 人群荷載

城市是人口比較密集的地方，因此城市的橋梁要面臨巨大的人群荷載。城市橋梁的人群荷載要求是非常嚴(yán)格的，橫向的人群荷載一般都布置在人行道的凈寬度以內(nèi)，縱向的人群荷載一般布置在可以給主梁帶來最大荷載效應(yīng)的區(qū)域內(nèi)。另外，要根據(jù)橋梁的跨徑大小設(shè)置不同的荷載標(biāo)準(zhǔn)值。一般情況下，當(dāng)橋梁的跨徑在50米以下時，城市橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)是3.1KN/m2，當(dāng)橋梁的跨徑在150米以上時，城市橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)是2.4KN/m2；對于位于人口密集區(qū)域的連續(xù)結(jié)構(gòu)的橋梁而言，人群的荷載標(biāo)準(zhǔn)為3.4KN/m2[2]。

1.3 城市橋梁的荷載分類

《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 77-98）和《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）將荷載分成了永久作用的荷載、可變作用的荷載、偶然作用的荷載[3]。首先，永久作用的荷載是指結(jié)構(gòu)重力和汽車荷載對橋梁的使用過程產(chǎn)生作用的狀況，做好永久作用的荷載設(shè)計，不但要對正常使用極限狀態(tài)的荷載進行設(shè)計，而且還要對承載能力極限狀態(tài)的荷載進行設(shè)計。其次，可變作用的荷載是指橋梁在使用過程中承受臨時性作用的狀況，因此它只需要對承載能力極限狀態(tài)的荷載進行設(shè)計，在有必要時才對正常使用極限狀態(tài)的荷載進行設(shè)計。第三，偶然作用的荷載是指橋梁在使用的過程中可能遭受到的地震等特殊狀況，因此偶然作用的荷載只需要對承載能力極限狀態(tài)的荷載進行設(shè)計，而對于正常使用極限狀態(tài)的荷載則沒有要求。所以總體說來，在橋梁的荷載設(shè)計中，要將承載能力極限狀態(tài)的荷載和正常使用極限狀態(tài)的荷載進行有機的組合，取其中最不利效應(yīng)的組合進行設(shè)計。

2 城市橋梁設(shè)計中的荷載問題

在橋梁荷載設(shè)計中，普遍存在的問題有相關(guān)理論和實際結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不完善，即在設(shè)計計算過程中沒有認(rèn)真選取符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定的可靠性指標(biāo)等，在方案的選擇中只顧齡期、安全、經(jīng)濟等問題，也缺乏對結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造、耐久性、疲勞損傷等方面的研究，從而是的橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和安全問題受到影響。另外，設(shè)計人員自身的素質(zhì)、水平和經(jīng)驗也是影響設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。

3 提高城市橋梁荷載的主要措施

3.1 提高城市橋梁的耐久性

眾所周知，橋梁的使用壽命和橋梁本身的耐久性是息息相關(guān)的，很多橋梁的嚴(yán)重?fù)p毀甚至倒塌都是由于橋梁的耐久性不夠。一般情況下，設(shè)計上的缺陷和不足是導(dǎo)致橋梁耐久性較差的最主要因素。首先，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計有著自身的特點，因此不能和常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計混為一談，為此我們要采取正確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對橋梁架構(gòu)的耐久性進行嚴(yán)格的定量分析和定性分析。其次，我們要進一步優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)要求，將橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性作為橋梁設(shè)計基本要求和基本原則，從而督促相關(guān)的設(shè)計人員對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性進行充分的重視，并注意對橋梁的結(jié)構(gòu)布局和具體細(xì)節(jié)進行縝密的研究，這樣能夠保證城市橋梁的安全使用，為提高城市橋梁的承載能力打下了一個堅持的基礎(chǔ)。

3.2 加強對城市橋梁疲勞損傷的研究

首先，對疲勞損傷的研究不能僅僅局限于橋梁結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域，因為橋梁是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任何部位出了差錯都有可能引起整個橋梁出現(xiàn)大的質(zhì)量問題，所以我們在對橋梁的結(jié)構(gòu)進行疲勞損傷研究的同時，也要加強對橋梁局部疲勞損傷的研究。其次我們要把橋梁疲勞損傷的研究應(yīng)用到橋梁荷載設(shè)計的過程中，在提高橋梁承載能力的同時，增強其抵抗疲勞損傷的能力，這樣才能使橋梁的使用壽命得到大幅度提高。

3.3 積極借鑒國外先進的橋梁設(shè)計經(jīng)驗

我國的橋梁設(shè)計研究起步比較晚，因此在橋梁設(shè)計的經(jīng)驗方面與國外的先進國家存在著一定的差距，為此我們應(yīng)當(dāng)積極加強交流與合作，主動借鑒國外的先進的橋梁設(shè)計經(jīng)驗，然后再結(jié)合我國的橋梁荷載設(shè)計實踐進行創(chuàng)新和發(fā)展，這樣就能使得我國的橋梁設(shè)計技術(shù)取得巨大的進步，從而保證城市橋梁的質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，城市橋梁作為城市重要的運輸通道對于我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民的生產(chǎn)生活有著不可估量的巨大作用，為此我們應(yīng)當(dāng)對城市橋梁設(shè)計的荷載要求進行深入的分析和研究，然后采取積極的措施，借鑒國外先進的橋梁設(shè)計經(jīng)驗，加強對城市橋梁疲勞損傷的研究，提高城市橋梁的耐久性，以不斷提高城市橋梁的承載能力，保證交通安全。

參考文獻：

[1]王敬.城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)對比[J].交通建設(shè)與管理，2014（Z2）：126-128.

[2]陳華斌.探究城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)對比與思考[J].江西建材，2014（18）：156-157.

[3]周志喆.橋梁設(shè)計中的荷載問題及處理措施[J].黑龍江科技信息，2014（24）：221.