淺談城市橋梁設(shè)計(jì)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)

喻紅月

【摘 要】橋梁在一個(gè)國家的交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要位置。隨著我國近年經(jīng)濟(jì)的高速增長、技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)外交往的日益頻繁，。本文就城市橋梁設(shè)計(jì)中汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討，促進(jìn)城市橋梁設(shè)計(jì)以便更能滿足汽車的通行需求，推動(dòng)城市的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】城市橋梁；橋梁設(shè)計(jì)；汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)

橋梁在一個(gè)國家的交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要位置。隨著我國近年經(jīng)濟(jì)的高速增長、技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)外交往的日益頻繁，建設(shè)部又于 1998 年頒布了《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ77—98）。該荷載標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 除設(shè)計(jì)理論仍參照公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)外， 在車輛荷載項(xiàng)中與原公路橋梁汽車荷載已截然不同。本文就城市橋梁設(shè)計(jì)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析探討，以期更好的應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)城市化進(jìn)程。

一、現(xiàn)行橋梁規(guī)范設(shè)計(jì)汽車荷載制定方法

《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ77—98）制定橋梁汽車荷載時(shí)，主要是結(jié)合國內(nèi)的實(shí)際情況，采用了國外成熟、可靠并且實(shí)用的制定荷載的方法。通過計(jì)算、分析比較幾個(gè)國外有影響的橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)，最終選用了更符合中國國情、并有實(shí)測資料為基礎(chǔ)的加拿大安大略省公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)汽車荷載的規(guī)定，同時(shí)分析并吸取了一部分其他國家橋梁設(shè)計(jì)荷載的成熟規(guī)定，編制確定我國現(xiàn)行的城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)。

二、城市橋梁汽車設(shè)計(jì)荷載的有關(guān)規(guī)定

荷載標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載等級(jí)僅劃分為：城-A級(jí)與城-B級(jí)兩種，在對(duì)橋梁進(jìn)行計(jì)算時(shí)既有車輛荷載也有車道荷載，兩者并列，但分工不同，橋梁的橫隔梁、行車道板、橋臺(tái)或擋土墻后土壓力的計(jì)算采用車輛荷載，橋梁的主梁、主拱和主桁架等的計(jì)算采用車道荷載，這樣的規(guī)定構(gòu)成了新標(biāo)準(zhǔn)最大的特色。

1.汽車荷載分為城-A級(jí)和城-B級(jí)。

2.車道荷載的計(jì)算圖式見圖1。

3.跨徑為2～20m。

（1）城一A級(jí)：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=140kN；

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時(shí)q =22.5kN/m；計(jì)算剪力時(shí)qn=37.5kN/m；

（2）城一B級(jí)：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=130kN

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時(shí)q =19.0kN/m；計(jì)算剪力時(shí)q0=25.0kN/m；

4.跨徑為20～150m （不包括20m）。

（1）城一A級(jí)：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=300kN

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時(shí)q =10.0kN/ m；計(jì)算剪力時(shí)q0=15kN/m；

當(dāng)車道數(shù)等于或大于4條時(shí)，計(jì)算剪力應(yīng)乘以增長系數(shù)1.25。

城一B級(jí)：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=160kN；

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計(jì)算彎矩時(shí)q =9.5kN/m；

計(jì)算剪力時(shí)q0=11.0kN/m；

當(dāng)車道數(shù)等于或大于4條時(shí)，計(jì)算剪力應(yīng)乘以增長系數(shù)1.3。

三、目前城市橋梁汽車荷載的特點(diǎn)

1.城市橋梁的車輛密集程度比公路橋梁高，車輛間距非常小，車輛擁堵發(fā)生的概率非常大。

2.城市橋梁的車輛通行速度都較慢，而且橋面平整度一般都較高，因此荷載沖擊效應(yīng)要比公路橋梁小。

3.現(xiàn)代化大城市的人口密度很高，作用于城市橋梁上的人群荷載密集度一般也高于公路橋梁。

4.城市橋梁的車輛通行狀態(tài)往往比公路橋梁擁擠，因此車道的折減系數(shù)應(yīng)與公路橋梁有別。

5.同公路橋梁比，城市橋梁的重車相對(duì)較少。

因此雖然車輛運(yùn)行于城市橋梁和公路橋梁上沒有明顯的分界，很多過境車輛既要通過城市橋梁，也要經(jīng)過公路橋梁，但由于城市內(nèi)部交通的特殊性，城市橋梁荷載仍具有其自身的特點(diǎn)。

四、城市橋梁與公路橋梁車輛荷載設(shè)計(jì)的比較

從研究制定方法上看， 兩種橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范在制定設(shè)計(jì)荷載的方法上有所區(qū)別， 公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的制定建立在交通量調(diào)查和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上， 城市橋梁設(shè)計(jì)荷載則主要是通過分析和選用國外規(guī)范中的成熟規(guī)定來制定。在汽車荷載的計(jì)算模式上， 兩種橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范都采用了均布力加集中力的模式， 但兩者在取值上有所區(qū)別， 比較而言公路橋梁設(shè)計(jì)荷載的計(jì)算模式更簡練一些。通過荷載效應(yīng)值計(jì)算比較， 可以得出跨徑小于 30m 的橋梁采用城市橋梁設(shè)計(jì)荷載安全度更高， 超過30m 的橋梁采用公路橋梁設(shè)計(jì)荷載安全度更高。對(duì)于既不屬于公路又不屬于城市道路系統(tǒng)的橋梁， 建議發(fā)達(dá)地區(qū)且交通比較繁忙的路段，跨徑在 30m 內(nèi)的橋梁按照城市橋梁設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)， 跨徑超過 30m 的橋梁按照公路橋梁設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)。

五、常用中等跨徑橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算內(nèi)力組合比較

通過實(shí)例進(jìn)行比較是一種既直觀又真實(shí)的途徑，根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》提供的算例作為比較基礎(chǔ)，增加了20 m與40 m兩種跨徑，為更加全面起見，又增加了人群荷載和沖擊力兩種荷載，為了減少計(jì)算工作量本算例略去了汽-20、掛-100、城-B級(jí)等3種荷載、僅對(duì)汽超-20、掛-120、城-A級(jí)這3種荷載進(jìn)行比較。

橋梁設(shè)計(jì)資料：

跨徑：L = 20 m， 30 m， 40 m；荷載：汽-超20級(jí)，掛-120，城A級(jí)；人群、沖擊力；車道與人行道寬度：車道凈-7，人行道每邊0. 75 m，主梁間距1.6 m0

從計(jì)算結(jié)果看，可歸納為以下幾點(diǎn)：

1.城-A級(jí)車輛荷載與車道荷載計(jì)算結(jié)果兩者并非一致，彎矩方面車輛荷載要大于車道荷載，幅度不超過4%；剪力方面車輛荷載要小于車道荷載，一般在5%左右，個(gè)別達(dá)9 % 。

2.城-A級(jí)與汽-超20及掛-120比較，彎矩方面除2cm跨徑外，普遍要大10%以上，剪力方面相差不大。

3.沖擊系數(shù)計(jì)算值城-A級(jí)車輛荷載最大，其次是城-A級(jí)車道荷載，公路規(guī)范最小。

六、結(jié)論

目前我國集裝箱運(yùn)輸發(fā)展很快而且噸位日趨增大，在確定城市橋梁車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮汽車有增長趨勢，而且我國城市中車輛型號(hào)眾多，進(jìn)口、國產(chǎn)都有，車型與車重趨向于眾多化、重型化及國際化的方向發(fā)展。當(dāng)前車載的實(shí)際情況和未來橋梁設(shè)計(jì)荷載不斷增大的發(fā)展趨勢，建議在新的《城市橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》出臺(tái)之前，城市橋梁設(shè)計(jì)荷載采用現(xiàn)行的公路04規(guī)范的橋梁設(shè)計(jì)荷載，同時(shí)用城市98荷載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的荷載進(jìn)行復(fù)核，計(jì)算結(jié)果兩者取其不利者控制設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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