公路橋梁設(shè)計(jì)荷載及其組合研究

摘 要：自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)為了加大交流的力度和拓寬交流的范圍，開(kāi)始對(duì)交通建設(shè)投入更多的人力、物力、財(cái)力，旨在通過(guò)更加方便的交通來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和文化交流。在交通建設(shè)中，最受關(guān)注的就是公路和橋梁，而對(duì)于公路橋梁工程來(lái)說(shuō)，最重要的莫過(guò)于設(shè)計(jì)荷載及其組合的確定，它的確定直接關(guān)乎著整個(gè)工程的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，因此，公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載便成為人們研究和探索的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；設(shè)計(jì)荷載；組合；研究；

文章編號(hào)：1674-3520（2015）-12-00-01

一、我國(guó)公路橋梁荷載及其組合研究現(xiàn)狀

2004年公路橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)把汽車荷載由原來(lái)的車隊(duì)荷載模式轉(zhuǎn)變成車道荷載模式，經(jīng)過(guò)細(xì)致的比較，提出了均布荷載與集中荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。荷載標(biāo)準(zhǔn)的改變，整體提高了我國(guó)公路橋梁結(jié)構(gòu)荷載的應(yīng)用水平，基本能夠滿足我國(guó)日益增加的交通壓力，但是我國(guó)公路橋梁荷載及其組合研究的理論還不完備。

本文就公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的影響因素和理論進(jìn)行了探討，最后提出一些解決措施，希望對(duì)業(yè)內(nèi)人士提供一些參考。

二、公路橋梁荷載設(shè)計(jì)的影響因素

（一）設(shè)計(jì)中是否考慮超載問(wèn)題。公路橋梁在進(jìn)行荷載設(shè)計(jì)的時(shí)候是從理想狀態(tài)出發(fā)的。在一切外界元素都在控制的條件下，對(duì)一件事物進(jìn)行假設(shè)。既然是理想狀態(tài)條件下進(jìn)行的公路橋梁荷載能力的設(shè)計(jì)，那么當(dāng)公路橋梁在投入使用的情況下就會(huì)暴露出一些問(wèn)題。因此在進(jìn)行公路橋梁荷載設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要適當(dāng)?shù)目紤]這一實(shí)際情況，比如實(shí)際運(yùn)營(yíng)中常出現(xiàn)的超載問(wèn)題。如果公路橋梁在荷載設(shè)計(jì)時(shí)不考慮超載的問(wèn)題，當(dāng)使用過(guò)程中發(fā)生超載現(xiàn)象時(shí)，則對(duì)公路橋梁的耐久性損傷是非常大的。

因此在進(jìn)行公路橋梁荷載設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分的考慮超載問(wèn)題，可以結(jié)合公路在相關(guān)路網(wǎng)中的功能定位和交通量車型組成情況，對(duì)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)作適當(dāng)?shù)奶岣摺?/p>

（二）設(shè)計(jì)中是否考慮施工荷載問(wèn)題。在進(jìn)行公路橋梁荷載設(shè)計(jì)的時(shí)候，還需要考慮施工期間施工機(jī)械等臨時(shí)荷載的問(wèn)題。不同橋型的施工流程、施工方法、施工設(shè)備施工荷載是有所差別的，因此，在進(jìn)行公路橋梁荷載設(shè)計(jì)的時(shí)候，要根據(jù)各種不同橋型，結(jié)合實(shí)際施工情況，充分考慮施工荷載對(duì)橋梁在施工過(guò)程中強(qiáng)度、應(yīng)力、穩(wěn)定性的影響。從而避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)一系列的工程質(zhì)量安全問(wèn)題。

三、公路橋梁設(shè)計(jì)荷載研究的幾種基本理論

要想解決公路橋梁設(shè)計(jì)荷載及其組合研究的問(wèn)題，就要有先進(jìn)的理論作為指導(dǎo)，下面就探討一下先進(jìn)的理論。

（一）隨機(jī)過(guò)程基本理論。隨機(jī)過(guò)程的定義是：f是集合T中的元素，X是關(guān)于f的隨機(jī)函數(shù)，則稱Xt是關(guān)于隨機(jī)變量f的隨機(jī)函數(shù)。隨機(jī)過(guò)程是數(shù)學(xué)研究中常用到的一種統(tǒng)計(jì)手段，是一門研究某種隨機(jī)現(xiàn)象隨時(shí)間變化的規(guī)律性學(xué)科，主要研究某種隨機(jī)現(xiàn)象隨時(shí)間的變化而變化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

（二）車輛荷載可靠度基本理論。車輛荷載可靠度基本理論主要有兩部分內(nèi)容組成：一部分是基準(zhǔn)期包括荷載基準(zhǔn)期；另一部分是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期?；鶞?zhǔn)期是在公路橋梁工程設(shè)計(jì)過(guò)程評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)可靠度的一種理論，主要結(jié)合各種因素、變量通過(guò)計(jì)算，得出工程的可靠度。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是指在對(duì)公路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度的分析時(shí)，結(jié)合各項(xiàng)基本變量和時(shí)間關(guān)系，所采用的基準(zhǔn)時(shí)間。但設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和設(shè)計(jì)使用年限并不相同。根據(jù)我國(guó)對(duì)公路橋梁的規(guī)定，公路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期應(yīng)為一百年，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)公路橋梁的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值其對(duì)應(yīng)的期限為兩千年，雖然這么高的標(biāo)準(zhǔn)，但是由于我們的技術(shù)水平有限，還是經(jīng)常會(huì)在設(shè)計(jì)年限內(nèi)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

（三）車輛荷載效應(yīng)的計(jì)算理論。車輛荷載效應(yīng)的計(jì)算理論包括影響線的計(jì)算和橫向分布系數(shù)的計(jì)算，在結(jié)構(gòu)力學(xué)中，通常采用一個(gè)指向不變的單位，利用圖形的方式集中體現(xiàn)汽車荷載，沿著結(jié)構(gòu)移動(dòng)的時(shí)候，某一量值的變化規(guī)律，則該量值就成為影響線，在實(shí)際的數(shù)值計(jì)算中常常取該圖的散點(diǎn)值。后經(jīng)過(guò)科學(xué)家的研究，將空間計(jì)算的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面的問(wèn)題，極大減少計(jì)算量。

四、解決公路橋梁荷載設(shè)計(jì)及其組合難度的措施

（一）改進(jìn)設(shè)計(jì)理念。隨著科技的不斷發(fā)展與技術(shù)的不斷進(jìn)步，在進(jìn)行公路橋梁荷載設(shè)計(jì)及其組合相關(guān)工作的時(shí)候，相應(yīng)的設(shè)計(jì)理念也是需要做出不斷改變的。相關(guān)人員可以吸收、借鑒國(guó)內(nèi)外一些好的設(shè)計(jì)理念，然后選擇適合自身?xiàng)l件的理念進(jìn)行公路橋梁荷載及其組合相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

（二）全面考慮和完善設(shè)計(jì)中的漏洞。一個(gè)好的設(shè)計(jì)是不可能通過(guò)一次努力就完成的。公路橋梁荷載及其組合的設(shè)計(jì)也是如此，不可能一次性就全部完成。是需要經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐與修改完善才能得出與實(shí)際相符的設(shè)計(jì)方案。因此在進(jìn)行公路橋梁荷載及其組合方面的設(shè)計(jì)工作時(shí)，就要充分、全面的考慮到各方面的因素，不斷的豐富、完善設(shè)計(jì)中存在的不足和需要改進(jìn)的地方，使得設(shè)計(jì)方案不斷趨于合理。

（三）確保設(shè)計(jì)安全而有效的實(shí)施。安全是一個(gè)永恒不變的話題，無(wú)論是什么樣的設(shè)計(jì)都需要考慮到安全這個(gè)首要因素。公路橋梁荷載及其組合方面的設(shè)計(jì)也是如此，也需要考慮到安全方面的問(wèn)題。這就要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行公路橋梁荷載設(shè)計(jì)的時(shí)候，要確保設(shè)計(jì)的安全性。此外設(shè)計(jì)方案的可行性也是設(shè)計(jì)的一個(gè)基本原則，也是在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮到的基礎(chǔ)問(wèn)題之一。希望相關(guān)的設(shè)計(jì)人員能夠注意這兩方面的因素。

五、結(jié)語(yǔ)

從整體上來(lái)說(shuō)我國(guó)公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上處于較低水平，雖然符合世界發(fā)展的總體趨勢(shì)，但是我國(guó)公路橋梁荷載設(shè)計(jì)效應(yīng)偏低，在所有工程建筑中小跨度橋梁所占的比例偏高。

另外隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路運(yùn)輸也對(duì)公路橋梁的荷載能力提出了更高的要求，促使公路橋梁設(shè)計(jì)產(chǎn)生了巨大變化。在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，公路橋梁荷載量得到了相應(yīng)的提高。

考慮到我國(guó)各地區(qū)車流量之間存在較大差異，因此可以根據(jù)這些差別規(guī)定我國(guó)各地區(qū)不同的公路橋梁系數(shù)要求，這樣既能保證公路橋梁荷載滿足當(dāng)?shù)匕l(fā)展要求，又可避免不必要的浪費(fèi)。

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