關(guān)于城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標準對比的探析

胡蘭蘭

(中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司深圳分公司，廣東深圳518029)

關(guān)于城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標準對比的探析

胡蘭蘭

(中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司深圳分公司，廣東深圳518029)

經(jīng)濟的發(fā)展離不開公路的建設(shè),良好的運輸條件可以大大推動經(jīng)濟的發(fā)展,加強各地的貿(mào)易。由于人們生活水平不斷提高,私人車的數(shù)量不斷增多,交通壓力越來越大,給人們的出行帶來巨大的阻礙。為了有效地緩解交通壓力,發(fā)展交通事業(yè),城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)被人們逐漸采用。因為城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)是為了方便運輸,讓車輛從中通過,所以會涉及到荷載問題。公路橋梁和城市橋梁的荷載設(shè)計是運輸?shù)陌踩Ｕ?關(guān)乎到人們的生命財產(chǎn)安全,所以橋梁的荷載設(shè)計方案非常重要?，F(xiàn)對城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載標準為基礎(chǔ)進行分析,對兩者的橋梁荷載設(shè)計標準進行對比,為相關(guān)工程設(shè)計人員提供一些設(shè)計上的參考。

城市橋梁；公路橋梁；荷載標準；對比

1 城市橋梁和公路橋梁方面的介紹

交通建設(shè)中的城市橋梁和公路橋梁建設(shè)在一定程度上方便了人們的出行,還能夠緩解交通壓力,促進城市的發(fā)展。城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)都屬于建設(shè)中最為重要的一種類型,要想起到優(yōu)化交通的作用,就需要建設(shè)耐用、安全、穩(wěn)固的城市橋梁和公路橋梁。在城市橋梁和公路橋梁的建設(shè)中會涉及到荷載問題,這是關(guān)乎到橋梁安全的重要環(huán)節(jié),必須要有嚴格、科學、合理的設(shè)計方案進行施工。

人們所說的公路橋梁就像那些武漢長江大橋一樣的鋼架橋、懸橋、拱形橋等多種形式的橋梁；城市橋梁是指在城市規(guī)定的范圍內(nèi),建設(shè)在河道上的橋梁、道路上的立交橋,以及人行天橋、跨越鐵路的橋梁等永久性或半永久性的橋梁。城市橋梁和公路橋梁之間有著很多的相似之處,也有著很大的不同。如果人們能夠合理地利用城市橋梁和公路橋梁,不但能緩解交通壓力,還能起到美化城市的效果。

2 對城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載標準對比進行分析

城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載標準規(guī)范化的認識主要在于《城市橋梁設(shè)計荷載標準》和《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》兩個方面。前者主要是針對城市范圍內(nèi)的橋梁與涵洞的建設(shè),有關(guān)的約束對象有鐵路、公路、水路,以及其他的部門；后者主要是對公路橋梁建設(shè)進行約束,無論建設(shè)哪種橋梁,都要嚴格地按照《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》進行建設(shè)。這兩種法規(guī)有著很強的針對性,專門針對橋梁荷載方面的設(shè)計和建設(shè)。

2.1 荷載作用的分類研究

在兩部法規(guī)中所規(guī)定的荷載分為永久性、可變性及偶然性三種。但是在可變性荷載的研究中,特別在溫度對荷載所產(chǎn)生的效應(yīng)進行了研究,明確了公路荷載的溫度作用。均勻溫度和變化性的梯度溫度對橋梁的荷載有著不同的要求,所以需要進行詳細的解說,方便橋梁荷載方案的設(shè)計。除此之外,汽車在橋梁上行駛的時候避免不了與橋梁本體發(fā)生撞擊,這就充分地體現(xiàn)了公路橋梁荷載的偶然作用。

2.2 橋梁荷載的可變性作用研究

2.2.1 汽車荷載的研究

城市橋梁和公路橋梁的荷載一般采用均布荷載加單一荷載模式,這種模式在橋梁建設(shè)時經(jīng)常被采用。經(jīng)過長時間歲月汽車行駛所需的荷載研究分析,法規(guī)中對汽車荷載的基本情況和汽車荷載的標準值進行明確規(guī)定,依靠這些荷載規(guī)定值來對橋梁荷載設(shè)計進行分析,進而比較城市橋梁和公路橋梁荷載的標準,這樣可以在研究中得到合理、科學的結(jié)果。再利用汽車荷載對公路橋梁和城市橋梁進行對比前,需要先布置一定的試驗場景,需要規(guī)定橋梁車道的數(shù)量、車道荷載的橫向布置、設(shè)定橋梁車道的寬度。布置好之后,需要結(jié)合城市標準中橋梁跨徑和加載長度方面的規(guī)定,對場景中車道數(shù)量、橫向布置及總寬度三者之間的關(guān)系進行研究,最后分析出城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載的折減系數(shù)基本上相同。

表1為汽車荷載基本情況一覽表；表2為《公路04規(guī)范》汽車荷載標準值一覽表；表3為《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》(CJJ11-2011)汽車荷載標準值一覽表。

表1 汽車荷載基本情況一覽表

表2 《公路04規(guī)范》汽車荷載標準值一覽表

表3 《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》(CJJ11-2011)汽車荷載標準值一覽表

2.2.2 汽車沖擊力的研究

研究橋梁荷載就需要涉及到汽車的沖擊力,汽車沖擊力的是結(jié)合結(jié)構(gòu)質(zhì)量、跨徑和剛度,根據(jù)沖擊力與計算跨徑的反比值為主進行計算的。從汽車沖擊力來對城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載標準進行對比,根據(jù)沖擊力計算結(jié)果進行詳細的分析(見表4)。

表4 與沖擊系數(shù)相關(guān)的因素數(shù)值一覽表

從表4可以明顯地看出公路沖擊系數(shù)比城市沖擊系數(shù)有明顯的提高,在小跨度方面的差別比較大,當?shù)酱罂鐝降臅r候兩者的數(shù)值逐漸接近。

2.2.3 人群荷載的研究

橋梁上不僅僅有車通過,還會有人通過,就像北京、上海等人口密集的城市為了緩解交通壓力,都會建設(shè)一些人行天橋,方便行人穿越到公路對面。根據(jù)有關(guān)的法規(guī)表示,人們步行時對城市橋梁起到的荷載作用值為5 kPa,行人和汽車共同行駛在橋梁上的荷載值為4.5 kPa。表5為人群荷載與跨徑關(guān)系一覽表。

從表5可以看出城市橋梁人群荷載和公路橋梁的橋梁跨距不相同時,人群荷載存在著很大的區(qū)別,在進行荷載設(shè)計時,一定要注意荷載值的采用,確保橋梁的安全性能。

2.2.4 汽車制動力的研究

汽車制動力也是城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載標準的對比方法之一。城市橋梁主要是對離心率、溫度、風荷載等方面進行分析。兩者的主要不同之處是在車道荷載上存在著差別,以及多條車道中各車道對汽車荷載制動力標準值之間的差別。

2.2.5 作用效應(yīng)組合的研究

(1)第一種組合可以說是最為簡單的可變荷載和永久荷載兩個組合到一起的；

表5 人群群荷與跨徑關(guān)系一覽表

(2)第二種組合是在第一種組合的基礎(chǔ)上,添加一些由別的原因產(chǎn)生的,不同于第一種可變荷載的,另一種可變荷載；

(3)第三種組合是在第一種組合下,加入因船只或漂浮物所產(chǎn)生作用的偶然性荷載；

(4)第四種組合和上述三種組合不相同,是根據(jù)在橋梁施工階段所應(yīng)用的生產(chǎn)工具(腳手架、材料機械等)因素產(chǎn)生的施工荷載作為荷載作用效應(yīng)組合；

(5)第五種組合和橋梁自身條件有關(guān),橋梁本身的質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力及橋梁在投入使用之后環(huán)境對其產(chǎn)生的破壞力等產(chǎn)生的永久性荷載結(jié)合在一起,形成的荷載效應(yīng)組合。

經(jīng)過對兩個橋梁規(guī)范的研究,發(fā)現(xiàn)公路橋梁和城市橋梁兩個規(guī)范中提到的荷載效應(yīng)組合大多數(shù)都一樣。比如：城市規(guī)范中的第二荷載作用效應(yīng)組合和公路規(guī)范中的第一種荷載作用效應(yīng)組合相同；城市規(guī)范中的第三種荷載作用效應(yīng)組合和公路規(guī)范中的第四種荷載作用效應(yīng)組合相同；城市規(guī)范中的第四種荷載作用效應(yīng)組合和公路規(guī)范中的荷載作用效應(yīng)相同。兩個規(guī)范中存在的最大區(qū)別就是城市和公路兩個橋梁的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)上存在著差別,應(yīng)該用不同程度的管理方式管理兩者的橋梁。在公路橋梁方面的規(guī)定中提到了基本組合和偶然組合,而在城市橋梁方面的規(guī)定中沒有涉及到此內(nèi)容,所以公路橋梁設(shè)計荷載的標準更加寬泛。

3 結(jié)語

雖說公路橋梁和城市橋梁都屬于橋梁,但是兩者中間存在者很大的不同。人們應(yīng)該將兩者中間的差別詳細地解釋出來,方便兩者的建設(shè),在最大程度上保證橋梁建設(shè)的安全,營造良好的運輸環(huán)境。隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展,橋梁的建設(shè)技術(shù)有了很大的提高,當前的一些規(guī)范已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代橋梁建設(shè)的發(fā)展,應(yīng)該將橋梁設(shè)計荷載標準進行優(yōu)化、完善,跟上時代發(fā)展的步伐。

U442.5

B

1009-7716(2015)09-0087-03

2015-05-19

胡蘭蘭(1981-),女,湖北襄陽人,工程師,從事橋梁工程設(shè)計工作。