公路工程荷载标准解析

程旨辉，许春波

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 关于荷载的规定

汽车荷载在公路工程技术标准中规定为公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级两个级别。

汽车荷载组成分为车道荷载和车辆荷载。桥梁结构整体计算采用车道荷载，桥梁结构局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力的计算采用车辆荷载。车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。

2 车道荷载

2.1 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成

均布荷载公路－Ⅰ级为10.5 kN/m，二级公路作为干线公路且重车较多时，其桥涵设计可采用公路－Ⅰ级标准。一般二级公路车道荷载为Ⅰ级车道荷载的0.75倍即7.875 kN/m。四级公路重型车辆较少时，其桥涵设计可采用Ⅱ级标准的0.8倍即7.875×0.8=6.3 kN/m。

2.2 车道荷载的集中荷载

公路－Ⅰ级集中荷载按以下规定选取:计算跨径≤5 m时取180 kN。计算跨径≥50 m时取360 kN。5～50 m按内插求得。公路－Ⅰ级车道荷载见表1。

表1 公路－Ⅰ级车道集中荷载 kN

公路－Ⅱ级集中荷载为公路－Ⅰ级集中荷载的0.75倍，见表2。

表2 公路－Ⅱ级车道集中荷载 kN

四级公路为二级公路集中荷载的0.8倍，见表3。

表3 四级公路车道集中荷载 kN

计算剪应力效应时，上述集中荷载乘以1.5倍的系数。

3 车辆荷载

公路－Ⅰ级和公路－Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值，在原规范中为汽车超20级车辆标准中总重550 kN的加重车，在通用规范(JTG－60－2004)中为表4.3.1－2和公路工程技术标准(JTG B01－2003)中为表6.0.4。车辆荷载主要指标见表4。

4 等外公路荷载标准

等外公路系指4级以外的道路，水利工程中的农桥系指4级以外公路上的桥梁(如乡村道路)，其荷载标准目前尚无统一标准，我国公路的荷载标准统计见表5。

表4 车辆荷载主要技术指标

表5 公路荷载标准统计表

本次修订后的规范，将汽车荷载由原规范规定一辆重车和具有规定间距的若干标准车组成的车队表示改为具有一定压强的分布力q和集中力p组成的模式作为新规范汽车荷载模式，并命名为车道荷载。

汽车荷载的压力强度q和集中荷载p的确定是建立在大量的实测统计基础上的，并通过荷载效应的可靠性分析，求出荷载效应作用下的弯矩和剪力的分布规律，与现行规范接轨使其差异不能过大。用K－S检验或小样本W2检验法进行截口分布的拟合检验，设计基准期的最大值分布根据截口分布选用两个分部类型。

汽车荷载标准值是由基准期内汽车荷载效应最大值概率分布的某一分位值确定的，所以车道荷载q和p的求得需要将其施加各种结构的各种跨径，并使计算效应大致等于这个分位值。

从汽车荷载效应在基准期内的统计参数和概率分布函数(见公路结构可靠度统一标准P63表8汽车荷载效应统计参数和概率统计分布函数表)可以看出，在任何情况下剪力效应均不起控制作用，而弯矩效应则起控制作用，因此汽车荷载标准值以弯矩效应的概率分布为基础取值。按国际惯例荷载标准保证率为95%的分位值。

一般运行状态时，正态分布计算得:

由极值Ⅰ型分布计算得:

密集运行状态时，正态分布计算得:

由极值Ⅰ型分布计算得:

上式中为本规范产生的汽车荷载标准图的效应值，一般状态对应汽－20，密集状态对应汽－超20，由此可知实际调查效应值小于现行汽车车队荷载标准值产生的效应值S'QK。

由于我国公路桥梁的可靠性研究尚属首次开展，在汽车荷载研究中又忽略了一些不定性因素，所以在确定车道荷载q和p值时，一般状态≥0.89S'QK，密集状态≥0.93S'QK，多数状态接近S'QK，最大＜1.1S'QK。

[1]交通部公路司，中国工程建设标准化协会公路工程委员会.JTG B01－2003公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中交公路规划设计院.JTG D60－2004公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社，2004.