大跨徑橋梁車輛設計荷載研究

江西華道工程技術有限公司 / 李羅晨 吳文英

1.工程概況

某橋梁處于南方某地區(qū)中，在同一段高速公路項目上，設置有2座大跨徑的橋梁項目，其間隔為8km。該地區(qū)內，高速公路分布量比較多，國省干道數量也極多，有效的促進了當地經濟高速發(fā)展，與此同時，很多大型重載車輛駛入到該橋梁上，導致原橋梁設計荷載根本無法滿足當前的交通運行需要，車輛超載嚴重使得橋梁損毀更加嚴重，直接威脅道路交通行駛的安全性。從設計方案中分析可以發(fā)現，該橋梁項目主要是以預應力混凝土項目為主，主跨尺寸為150m，其余跨徑為90m+150m+90m，3跨1聯(lián)，墩頂箱梁設計高度為9m，橋面為雙向六車道，左右兩幅的跨度分別為12.5m。

2.國內車輛荷載設計標準

2.1 城 市橋梁設計規(guī)范

從相關的國家標準和技術規(guī)范分析發(fā)現，對于跨徑在150m以下的橋梁結構形式，其汽車荷載能夠達到設計標準的要求。車輛載荷設計環(huán)節(jié)，汽車荷載應該結合交通的運行實際情況按照車輛荷載與車道載荷來確定，以保證其可以達到正常運行需要。在橋梁結構設計環(huán)節(jié)，應該綜合分析車輛荷載數據之后計算確定，且應該保證各個結構尺寸數據符合標準要求，不能存在超出偏差的情況。在橋梁結構計算環(huán)節(jié)，車輛載荷與車道載荷要避免出現重復計算的情況，否則將會導致橋梁的經濟效果較差。城—A級和城—B級車道荷載，在數據計算的過程中，應該根據加載的幾種方式來進行數據的計算分析，最終應該能夠確定荷載參數上，且均勻荷載標準值q和集中荷載標準值p是都要作為主要參數進行分析確定，橋梁彎矩計算過程中，均布載荷按照qM計算，彎矩設計環(huán)節(jié)，應該將均勻荷載數據確定為q。如果橋梁跨徑在20m～150m范圍內，需要把整個車道設計為四車道，城市—A級公路的建立就需要乘以1.25的系數，城市—B級則需要乘以13倍的系數。

2.2 公 路橋涵設計通用規(guī)范

在橋涵項目設計過程中，要考慮到各項技術規(guī)范標準，同時還應該綜合分析車輛作用計算圖與荷載參數，最終可以確定設計結構方案，確保其能夠達到正常使用需要：（1）根據相應規(guī)范標準要求，汽車荷載分布可以確定為公路—Ⅰ級和公路—Ⅱ級。（2）汽車荷載按照要求能夠分成車道荷載與車輛荷載之和，均布載荷與集中載荷就成為車道的最終荷載參數，去能夠進行橋梁結構數據的計算，車輛荷載主要是進行橋梁結構局部加載與涵洞、橋臺等結構的數據計算中。（3）對于二級公路項目來說，一般都是城市的干線公路項目，其運行的車輛比較多，且主要以重載車輛為主，因此，在橋梁結構設計計算時應該嚴格執(zhí)行—Ⅰ級的汽車荷載參數;因為四級公路中的重載車輛通行量較少，所以在設計的過程中，荷載參數確定需要結合公路—Ⅱ級相關標準計算確定。

3.橋梁車輛荷載

3.1 大 跨徑橋梁交通情況調查

進行深入分析和研究發(fā)現，考慮到當地的交通運行狀態(tài)，分析多項數據，本次工程的橋梁車輛通行量基本上可以達到77400輛/d，最大為82290輛/d，從該數據可以發(fā)現，該橋梁與六車道的車輛通行數據相比來說，運輸量數量相對較低。從當前該數據的實際分析發(fā)現，具體的車道數量對比分析如下表1所示。

根據表1中的數據分析發(fā)現，在該橋梁的右車道上車輛通行量比較大，占總通行總量的60.89%，而中、左車道則達到總通行量的35.72%，10.74%，從這些數據分析發(fā)現，重載車輛一般都是出現在一、六車道上，因此，在荷載數據計算環(huán)節(jié)，要以右車道數據為出發(fā)點，建立橋梁的計算模型，使得整個數據計算更加的精確，以達到橋梁的正常應用需要。

表1 各車道各類車輛比例

3.2 各 類車型車輛荷載標準值計算

以橋梁使用壽命100年為計算周期，要按照下式進行計算：FT(x) =［F(x)］36500 ，進而能夠確定最大車輛荷載參數值，也能夠明確具體的車輛荷載標準限值，然后就能夠計算確定橋梁結構技術參數，以保證橋梁的通行質量得到提升，滿足最大交通運行量的需要。從這些分析最終可以得出結論，在設計使用壽命期間內，選擇效應數據參數值，要按照正態(tài)分布方式來確定，從而可以滿足正常的橋梁使用標準要求。

3.3 大 跨徑橋梁結構設計荷載模型

結合上文中的相關分析可以確定，在具體的橋梁設計實踐中，能夠通過使用均布荷載q1+兩側均布荷載q2作為基礎來進行結構荷載數據計算分析，然后就能夠明確的確定均布載荷會因為橋梁跨徑尺寸的增大而逐步的降低，這樣也就能夠確定重載車輛通行的條件下，對于線峰值的影響是比較明顯的，也是不利的，能夠更加直觀的反映出橋梁的荷載分布實際情況，從而可以實現數據的精確性計算，保證橋梁的綜合性能達到要求，滿足交通運行標準。

4.橋梁設計荷載主要考慮問題

4.1 公路橋梁安全性方面

公路橋梁在結構設計過程中，要采取必要的措施來提升橋梁的安全性，這是基礎要求，也是最高要求。橋梁設計人員在確定設計方案前，應該進入到現場進行全面的勘察和分析，充分的掌握當地的交通運行實際情況，合理的確定橋梁的荷載參數，同時還應該以荷載數據為出發(fā)點進行合理的設計計算，以更好的提升橋梁的安全性和穩(wěn)定性，最終能夠避免發(fā)生嚴重的交通事故，保證交通運行安全性。

4.2 公 路橋梁耐久性方面

現代社會中，大量的橋梁被建設和應用，隨著交通通行量的增大，橋梁的建設規(guī)模逐步擴大，而成本也在全面的上升，這就需要在橋梁結構設計過程中，除了應該達到質量、安全的要求，還應該綜合分析耐久性、成本等方面，確定最為合理的橋梁施工方案，從而可以保證交通通行的需要，也能夠有效的延長使用壽命，產生較高的綜合效益。

4.3 公 路橋梁適用性方面

橋梁在使用的過程中，需要能夠滿足多種使用條件的要求，因此，在橋梁設計環(huán)節(jié)，要達到適用性的要求，選擇最佳的橋梁設計方案，以此來全面的提升交通通行質量水平。比如，某些橋梁同時具備車輛行駛、人員行走的功能，而有些橋梁則僅限于車輛通行，導致其功能性方面存在明顯的差異，所以需要確定不同的設計方案，荷載和組合形式也存在明顯的差異。

5.結束語

在橋梁結構設計中，分析不同的橋梁結構位置上的交通通行實際情況，要考慮到車輛通行量與車輛荷載，然后按照技術標準和規(guī)范開展設計，保證各個結構部分的數據達到精確度的要求，然后能夠保證橋梁設計質量合格，滿足正常的交通運行需要，同時具備耐久性、穩(wěn)定性、安全性要求。