重载交通公路桥梁设计中关于车辆载荷的分析

刘星亮

摘 要：在设计公路桥梁时，最重要的参考依据是车辆的载荷，它与公路桥梁的具体承载能力和经济价值有直接关系。基于此，在设计重载交通公路桥梁的过程中，分析了其与车辆载荷相关的内容。

关键词：重载交通；公路桥梁设计；车辆载荷；载重能力

中图分类号：U441+.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0110-01

在经济社会中，商品和人员流通的加大、加快必然会带动交通运输的发展。一些企业和个人为了追求利益最大化，不惜冒着生命危险超载、重载，而超载、重载情况会严重损害并降低公共道路的质量和使用年限，并且还会对车辆驾驶安全造成直接的影响。通过对交通公路、桥梁承重能力、车辆荷载能力的分析和探索，明确提出了超载、重载的危害性。

1 重载交通公路桥梁设计

在公路、桥梁设计过程中，车辆荷载是设计时需要考虑、参照的一项重要技术指标。车辆荷载的核算主要包括对各种车辆轴距、车间距、车重和轴重等方面的数据分析。荷载效应的计算属于重载交通公路桥梁的计算范围，它是通过对公路桥梁实际使用中应承担重载交通工具的详细数据进行细致的分析和计算，得出准确的数据，再从这些数据中筛选出具有代表性的车辆荷载数据和车队纵向排列模式，以此计算在荷载效应中重载交通工具的类型。在我国《公路桥梁设计通用规范》中，对因道路不同而产生的车辆荷载效应有详细的规定——在设计高速公路时，它的荷载属于公路Ⅰ级。在公路Ⅰ级范围内，荷载包括的交通工具是加重汽车和普通汽车。当然，具体情况还要具体分析，在经济高速发展的时代，交通工具多种多样。根据归纳和推理法，可将各种类型的汽车都划分到普通汽车和加重汽车这两个类中。

2 车辆荷载计算分析

车辆荷载计算含有多个参数，例如车重的测算、轴重、车间距等因素。因为这些数据的准确性会影响桥梁结构的使用期限。但是，将这些数据直接引入桥梁设计的可靠度分析会加大设计人员的工作量。所以，本文通过对各种桥梁结构不同跨径的计算得出详细、准确的数据，并分析这些数据，以获得具有一定控制作用的各种荷载效应。计算这些数据时，采用的是正常运行状态和密集运行状态两种方式，并且采用了规定中的标准荷载效应值的比值 K 和桥型结构中不同跨径的统计数据类比、分析的方式，正常运行时对应的是汽车20级状态下的荷载，密集运行时对应的是大于汽车20级状态下的荷载。

2.1 车辆荷载的效应计算和统计分析

在对比、分析各种数据和方案后发现，实际测量正常运行的车队更符合车辆荷载的实测计算。在选择桥型结构时，以效应比值进行分析、统计，相对来说要求就没有那么严格，所以说，主要是计算桥型结构中的简支梁和多跨连续梁。计算简支梁和多跨连续梁的目的是为了控制截面的弯矩和剪力效应，具体的分析步骤如下：①按照国家制定的标准，在不同的桥型结构、跨径、效应等计算的效应容本中，抽取一定比例的样本。②以一年的运行状况为周期，一百年的周期为设计基准，由公式求得：FM（x）=[F（x）]T=[F（x）]100.取FM（x）的某一分位值除以现行标准车辆荷载效应的计算值，就可以得到设计基准期内荷载效应比值的无量纲参数Ks，这里取FM（x）的0.05和0.95分位值，即取[F（x）]100=0.5 和[F（x）]100=0.95计算。

2004年，国家在颁布的新规范中废除了四级汽车车队荷载，新规范中规定了公路Ⅱ级和公路Ⅰ级（即分别相当于1989规范中的汽-20级和汽-超20级）。为了使车辆的荷载效应计算更为简便，在精简车辆荷载等级的原则上，删除了车队荷载布载，并对车辆荷载和车道荷载采用了局部效应计算和整体效应的计算方式。

2.2 新规范对重载交通车辆荷载的改进分析

2.2.1 1989规范和2004规范的荷载计算对比

在我国2004年颁布的新规范中，确定了桥梁冲击系数是采用结构基频的方式决定的，从根本上改变和制约了1989规范中“桥梁冲击系数中是通过计算跨径来决定的”的要求。针对1989规范中只考虑原材料和跨度的因素，在2004规范中加入了桥型、连接方式和截面等结构基频等因素作为参数，从质量、阻尼、刚度等方面来决定桥梁本质。也就是说，为了更加科学地设计桥梁，只要抓住结构基频的本质，保持基频是固定的，无论桥梁的跨度、原材料和桥型等因素有多大的区别，桥梁本身的动力本质都没有大变化。

2.2.2 修订了对桥宽的要求

为了使计算更加科学化、明确化，我国在2004年的新规范中加入了针对不同等级的道路、桥梁设计的车速测算，并且在设计桥梁宽度时，依据车速对其进行设计。这样就对我国在1989年的规范中“桥宽主要是依照山岭、平原、丘陵等不同地形的确定和地形本身具有的可改造性来确定桥宽”的规定有了更进一步的说明，使其更加明确。

2.2.3 修订车辆荷载的划分

随着时代的发展，为了使道路、桥梁更能适应社会和经济的变化，在我国颁布的新规范中，在精简了四级汽车车队荷载的基础上，用公路Ⅱ级和公路Ⅰ级（即分别相当于1989规范中的汽-20 级和汽-超 20 级）来取代和明确车辆荷载的计算方式。为了能够更加简单和科学地计算车辆的荷载效应，改进了车队的荷载布载。其中，车辆荷载是指局部效应计算，车道荷载是指整体效应计算。

3 结束语

综上所述，在2004年我国颁布的新规范中，采用结构基频决定桥梁冲击系数的确定条件。这样使得设计计算更加科学、简便。

参考文献

[1]孙吉书，杨春风，李宝.基于交通调查的重载交通公路桥梁设计车辆荷载探讨[J].河北工业大学学报，2009（01）.

〔编辑：白洁〕