城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

馮友成

(銅仁市公路勘察設(shè)計(jì)院)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐在加快，交通壓力也在隨之增大。緩解交通壓力的有效措施即是修建城市橋梁與公路橋梁。城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)不僅僅可以方便人民群眾的出行，還可以緩解交通壓力，有利于城市化建設(shè)進(jìn)程。城市橋梁與公路橋梁建設(shè)在我國(guó)橋梁建設(shè)中占據(jù)著很大的比重，其中兩者都涉及到荷載的問(wèn)題，公路橋梁的發(fā)展方向日益趨向城市橋梁。

1 城市橋梁與公路橋梁的概念與作用

1.1 城市橋梁

城市橋梁，顧名思義，即為修建于城市之中的橋梁。城市橋梁修建于不同的建筑物基礎(chǔ)之上，包括河道之上的橋梁、道路與道路或者跨越鐵路的立交橋，當(dāng)然還包括在城市隨處可見(jiàn)的人行天橋。根據(jù)使用期限可將城市天橋分為半永久性和永久性天橋，這里所說(shuō)的城市橋梁是不將涵河、鐵路橋及臨時(shí)性橋包含在內(nèi)的。

1.2 公路橋梁

公路橋梁的結(jié)構(gòu)體系具有獨(dú)特性，其獨(dú)特性主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體系以物理學(xué)中的力學(xué)為重要原理基礎(chǔ)。公路橋梁類型多種多樣，常見(jiàn)的類型有梁式橋、鋼架橋、拱形橋、懸索橋、斜拉橋等。

1.3 城市橋梁與公路橋梁的作用

在我國(guó)，關(guān)于城市橋梁與公路橋梁建設(shè)的規(guī)定是十分明確的。根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，城市橋梁與公路橋梁必須是穩(wěn)固的、耐用的、穩(wěn)定的、賦有藝術(shù)美感的。所以說(shuō)如何合理規(guī)劃城市橋梁與公路橋梁直接影響著一個(gè)城市的美好形象。城市橋梁與公路橋梁的合理修建可以對(duì)美化城市起到很大的作用，應(yīng)該給予城市橋梁與公路橋梁的設(shè)計(jì)與建設(shè)足夠的重視，在最大程度上發(fā)揮其積極作用，為城市化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

2 城市橋梁與公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)的演變進(jìn)程

2.1 城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)的演變進(jìn)程

1993年10月1日，我國(guó)建設(shè)部公布并實(shí)行《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，這是我國(guó)城市橋梁建設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最初規(guī)章。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，我國(guó)融入全球的程度日益加深，當(dāng)然這也影響著城市橋梁建設(shè)的設(shè)計(jì)規(guī)范。后來(lái)為了能夠使我國(guó)的城市橋梁建設(shè)可與國(guó)際橋梁規(guī)范直接接軌，我國(guó)進(jìn)一步改善了原始的城市橋梁設(shè)計(jì)的荷載方法。經(jīng)過(guò)這一改善階段，1998年12月1日，建設(shè)部在此基礎(chǔ)上頒布了《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》，并將其標(biāo)準(zhǔn)賦予了強(qiáng)制性，適用于全國(guó)范圍內(nèi)的城市橋梁設(shè)計(jì)。2012年4月1日，建設(shè)部又重新頒布了新的實(shí)施規(guī)范，即《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》，沿用至今。

2.2 公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)的演變進(jìn)程

公路橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在最開(kāi)始的時(shí)候適用的是與城市橋梁同樣的標(biāo)準(zhǔn)，即1993年10月1日頒布的《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。但隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的增加，城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是存在著很大的不同點(diǎn)，所以在連續(xù)使用《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》十幾年后，我國(guó)政府部門(mén)于2004年10月1日頒布了新的專屬于公路橋梁的《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，并一直沿用至今。

3 對(duì)比分析城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)中的荷載標(biāo)準(zhǔn)

城市橋梁設(shè)計(jì)適用《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》，公路橋梁設(shè)計(jì)適用《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》。雖然城市橋梁與公路橋梁通過(guò)兩種獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了規(guī)定，但是設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)無(wú)論是對(duì)于城市橋梁設(shè)計(jì)還是對(duì)于公路橋梁設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其作用都是至關(guān)重要的。不同的橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域卻有著共同的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，就是設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 荷載作用在兩部法規(guī)中的不同之處

(1)可變作用中的溫度作用力

橋梁荷載種類可分為偶然性荷載、可變性荷載和永久性荷載三種，這三種類型同時(shí)適用于《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》和《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》。但是，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中公路橋梁荷載對(duì)可變作用中的溫度作用力進(jìn)行了進(jìn)一步明確，并且詳細(xì)說(shuō)明了梯度溫度和均勻溫度所產(chǎn)生的效應(yīng)。另外，為了充分體現(xiàn)公路橋梁荷載的偶然作用，公路橋梁荷載中還增加了汽車撞擊產(chǎn)生的作用。

(2)公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)對(duì)城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行相關(guān)取消

近年來(lái)，我國(guó)自然災(zāi)害發(fā)生率逐漸提高，自然災(zāi)害的頻發(fā)對(duì)城市有著極大的破壞力，所以在設(shè)計(jì)城市橋梁中加大了對(duì)防震功能的設(shè)計(jì)力度，但是在地震力方面這又是極少出現(xiàn)的現(xiàn)象。因此，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中刪除了這方面的內(nèi)容，其對(duì)公路橋梁的荷載設(shè)計(jì)起到更合理的約束作用。

3.2 可變作用

(1)汽車沖擊力

在《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》中提出的計(jì)算汽車沖擊力，其以計(jì)算跨徑和沖擊力的反比值為主。但是在《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中，汽車沖擊力則是結(jié)合剛度、跨徑和結(jié)構(gòu)質(zhì)量來(lái)綜合計(jì)算。通過(guò)計(jì)算汽車沖擊力來(lái)對(duì)比公路橋梁和城市橋梁，可以看出《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》是更具有全面性和詳細(xì)度，所以說(shuō)公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載更標(biāo)準(zhǔn)。

(2)汽車荷載

《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》與《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》應(yīng)用的是同一種荷載模式，單一集中加均布荷載，兩部法規(guī)都對(duì)汽車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和基本情況進(jìn)行了明確說(shuō)明，依據(jù)同樣的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)對(duì)比哪種荷載設(shè)計(jì)更具有合理性，可以得到相對(duì)公平和精確的結(jié)果。兩者對(duì)比，需要結(jié)合城市標(biāo)準(zhǔn)的加載長(zhǎng)度和橋梁跨度的相關(guān)規(guī)定，設(shè)定車道橫向布置、行車道總寬度以及橋梁車道數(shù)目來(lái)分析三者之間的關(guān)系，得到公路橋梁和城市橋梁設(shè)計(jì)荷載的近似相同的折減系數(shù)。

(3)人群荷載

《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相比《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，對(duì)人群荷載提出了更嚴(yán)格的約束要求，通常確定車輛和行人共同的荷載值為4.5 kPa，而只有行人步行時(shí)在城市橋梁上，其荷載值為5 kPa。可以看出，在城市橋梁上衣單獨(dú)形式出現(xiàn)的行人具有更大的荷載值。所以，為了避免城市橋梁因?yàn)槿巳汉奢d引起內(nèi)力變化，應(yīng)該合理規(guī)劃城市橋梁的跨徑。城市橋梁因起點(diǎn)大于公路橋梁而具有更高的安全性。

(4)汽車制動(dòng)力

我國(guó)法律中明確規(guī)定了通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)比較汽車制動(dòng)力，所以公路橋梁與城市橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比也是通過(guò)汽車制動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)進(jìn)行對(duì)比。在《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》與《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中對(duì)汽車制動(dòng)力的規(guī)定是相同的，但是唯一不同的是，兩部法規(guī)對(duì)車道荷載的規(guī)定不一致。

3.3 荷載作用效應(yīng)組合

荷載作用效應(yīng)組合是指在各種橋梁的作用都得到確定后，根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特性、作用有何種特征、橋梁所在位置所處的環(huán)境以及橋梁的施工方法等多種因素來(lái)決定如何取舍各種作用和它們同時(shí)作用所產(chǎn)生結(jié)果的可能性。

其實(shí)，各類荷載和組合有著不同的發(fā)生機(jī)率，經(jīng)常發(fā)生的是活載和恒載，其它可變荷載機(jī)率較小，偶然荷載的發(fā)生機(jī)率更小。對(duì)于這些機(jī)率很小的荷載，在橋梁建設(shè)中給予它們太多的安全儲(chǔ)備是不必要的。所以為了保證橋梁設(shè)計(jì)的安全，對(duì)于不同的荷載組合應(yīng)當(dāng)給予不同的安全儲(chǔ)備。

第一種組合是由永久荷載與基本可變荷載兩種組合而成，這是最簡(jiǎn)單也是最原始的組合方式。第二種組合是第一種組合的增加，即第一種組合加入其他因素產(chǎn)生可變荷載。第三種組合同樣是在第一種組合的基礎(chǔ)上加入受漂浮物或者船只作用而產(chǎn)生的荷載，這是一種偶然荷載。第四種組合是產(chǎn)生在橋梁施工階段，其荷載是由材料機(jī)具、手腳架或者自然風(fēng)力、施工人員等產(chǎn)生的作用效應(yīng)組合。第五種組合也是最后一種組合情況，由自然災(zāi)害所帶來(lái)的破壞力以及橋梁本身的預(yù)加力、重力等產(chǎn)生的永久性荷載組成，這些荷載結(jié)合在一起，形成了第五種作用效應(yīng)組合。

4 結(jié)束語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，綜合國(guó)力不斷增強(qiáng)，橋梁建設(shè)也日益成為我國(guó)公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重中之重，特別是城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)。橋梁既可以解決特殊地形中面臨的跨水或者越谷等艱難交通問(wèn)題，又可以為人們的正常出行帶來(lái)方便，通過(guò)修建橋梁可以大大減輕交通壓力，促進(jìn)城市化發(fā)展進(jìn)程。同時(shí)橋梁亦是城市形象的代表，橋梁的外在美觀度也會(huì)影響整個(gè)城市的風(fēng)貌。城市橋梁與公路橋梁雖然都?xì)w屬于橋梁，但是二者因?yàn)楦鞣N原因存在著很大的區(qū)別。已經(jīng)就二者設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的不同進(jìn)行了詳細(xì)介紹，從不同方面對(duì)城市橋梁與公路橋梁做出了詳盡的對(duì)比。

［1］陳華斌.探究城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比與思考［J］.江西建材，2014，(18).

［2］王敬.城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比［J］.交通建設(shè)與管理，2014，(Z2).

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［4］唐興華.議城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)［J］.山西建筑，2014，(21).