市政橋梁設(shè)計(jì)荷載及其組合研究

宗俊

蘇交科集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南京 210019

1 市政橋梁設(shè)計(jì)荷載分析

1.1 汽車荷載

在市政橋梁上行駛著各種車輛、各類人群，在此過程中車輛占據(jù)的比重較大，在橋梁所要承擔(dān)的荷載中汽車荷載也是主要的部分。所以設(shè)計(jì)人員在了解橋梁的用途后，要對橋梁上通行的各類車輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而對市政橋梁承載的最大荷載量進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的判斷，并基于此對荷載合理組合及施工材料及設(shè)備的選用。可見對汽車荷載的分析對于市政橋梁設(shè)計(jì)至關(guān)重要，所以設(shè)計(jì)人員在市政橋梁設(shè)計(jì)中對橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算可采用均布荷載、集中荷載的組合方式。根據(jù)現(xiàn)階段我國市政橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范，按照道路等級、車道數(shù)、橋梁跨徑等實(shí)際情況對荷載參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。對于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載及橋臺、擋土墻的計(jì)算采用車輛荷載。

1.2 溫度荷載

在我國不同的地區(qū)氣候條件也存在較大的差異，而溫度的變化對于市政橋梁的影響可大可小，其也是橋梁的施工質(zhì)量最為關(guān)鍵的影響因素之一，為此設(shè)計(jì)人員在市政橋梁荷載設(shè)計(jì)中，必須要對溫度荷載給予高度的重視，對于季節(jié)、日照的變化造成的荷載影響進(jìn)行界定。然后對當(dāng)?shù)氐牡葴鼐€圖進(jìn)行了解，且要根據(jù)地區(qū)的實(shí)際溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如此就需要對城市的季節(jié)溫差了如指掌。通常會在溫度荷載設(shè)計(jì)時(shí)將最低溫度值上調(diào)2℃，將最高溫度值下調(diào)2℃。此外，日照對于溫度變化有著較大的影響，繼而會干擾市政橋梁的梯度變化。在市政橋梁鋪裝混凝土梁或鋼箱梁的過程中，日照溫差也會促使其溫度值發(fā)生相應(yīng)的變化。所以設(shè)計(jì)人員要明確市政橋梁設(shè)置的所在地，可將橋梁的溫區(qū)進(jìn)行合理的劃分，從而對市政橋梁形成溫度效應(yīng)進(jìn)行有效的計(jì)算。

1.3 汽車離心力

為了能夠適應(yīng)處于特殊地區(qū)的城市，會在橋梁合理的部位上設(shè)置一定彎曲度。然而這樣就會導(dǎo)致行駛在橋梁上的車輛產(chǎn)生離心力，所以按照市政橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，必須要將離心力納入到橋梁荷載設(shè)計(jì)中，然而在橋梁上行駛的車輛主要是小型汽車，所以車輛離心力致使橋梁產(chǎn)生的荷載也較為穩(wěn)定。若市政橋梁的曲線半徑在250m以上，就要通過公式：C=v2/127R對離心力荷載進(jìn)行計(jì)算。其中C代表離心力系數(shù)，V代表車輛在橋梁上行駛的速度（km/h），R代表市政橋梁的曲線半徑（m）。此外，在市政橋梁荷載設(shè)計(jì)中，還要對汽車的沖擊力、制動力、人群荷載進(jìn)行全面的考量，而對于車輛沖擊力的計(jì)算主要通過結(jié)構(gòu)基頻來實(shí)現(xiàn)。對于后者則需要設(shè)計(jì)人員針對橋梁跨徑、橋梁截面等實(shí)際情況進(jìn)行具體的分析[1]。

2 市政橋梁設(shè)計(jì)荷載組合分析

2.1 荷載組合原則

對于市政橋梁荷載的設(shè)計(jì)必須要遵循一定的安全性原則，只有將市政橋梁設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行有效的組合，才能保證橋梁結(jié)構(gòu)更具安全性、穩(wěn)定性。首先設(shè)計(jì)人員要對橋梁的交通情況進(jìn)行深入的了解，由于交通運(yùn)載量小的市政橋梁及交通運(yùn)載量大的市政橋梁，在設(shè)計(jì)荷載及其組合的處理上截然不同。所以設(shè)計(jì)人員必須要對其進(jìn)行詳細(xì)的研究，確保荷載組合設(shè)計(jì)方案滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性要求。其次，市政橋梁設(shè)計(jì)荷載組合必須要遵循耐久性的原則，設(shè)計(jì)人員必須要對市政橋梁質(zhì)量影響因素進(jìn)行全面深入的探究，并對橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，繼而確保市政橋梁投運(yùn)后可以良好的運(yùn)行下去。最后，市政橋梁設(shè)計(jì)荷載組合還應(yīng)遵循適用性原則，將橋梁上行駛的車輛與行人進(jìn)行劃分，或?yàn)樾腥嗽O(shè)置專用通道，或只允許車輛通行于橋梁之上，不僅將其控制在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)，還能強(qiáng)化市政橋梁的適用性。

2.2 荷載組合方式

當(dāng)前荷載組合方式主要以可變荷載與永久荷載相結(jié)合為主，按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)將市政橋梁設(shè)計(jì)安全等級分為三個等級：一級、二級、三級。所以設(shè)計(jì)人員要按照不同等級要求，并基于市政橋梁的可變荷載和永久性荷載上乘以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。同時(shí)還要對地震產(chǎn)生的強(qiáng)大荷載進(jìn)行分析，從而提升市政橋梁安全性。此外，對于跨水域橋梁還要將浮力納入到橋梁設(shè)計(jì)荷載之列，同時(shí)還要在設(shè)計(jì)荷載組合中考慮漂浮物撞擊形成的荷載。而且在市政橋梁施工中，對于施工機(jī)械及腳手架等工具的應(yīng)用也會對橋梁產(chǎn)生荷載；橋梁建設(shè)過程中采用的鋼筋、混凝土具備較大的重力荷載；混凝土熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力荷載等都要加以重視。所以設(shè)計(jì)人員在市政橋梁設(shè)計(jì)荷載組合中，按照橋梁建設(shè)的具體情況對各類相關(guān)因素導(dǎo)致的荷載列入其中，通過對設(shè)計(jì)荷載合理組合后，促使市政橋梁結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固、可靠[2]。

圖1 橋梁抗震荷載計(jì)算

3 結(jié)束語

市政橋梁是我國交通運(yùn)輸中必不可少的一項(xiàng)重要設(shè)施，其是保障城市區(qū)域資源調(diào)配、市民出行提供堅(jiān)實(shí)的保障，但是要想市政橋梁發(fā)揮更好的效用，就要確保其設(shè)計(jì)過程中的規(guī)范性、專業(yè)性，將市政橋梁的設(shè)計(jì)荷載極其組合進(jìn)行詳細(xì)探究，從而通過科學(xué)的計(jì)算獲取更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，從而為橋梁的設(shè)計(jì)提供更具應(yīng)用價(jià)值的參考標(biāo)準(zhǔn)，使得市政橋梁運(yùn)行過程中發(fā)揮更加全面的功效。