城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比分析

冯友成

(铜仁市公路勘察设计院)

随着我国经济发展水平的提高，城市基础设施的建设步伐在加快，交通压力也在随之增大。缓解交通压力的有效措施即是修建城市桥梁与公路桥梁。城市桥梁与公路桥梁的建设不仅仅可以方便人民群众的出行，还可以缓解交通压力，有利于城市化建设进程。城市桥梁与公路桥梁建设在我国桥梁建设中占据着很大的比重，其中两者都涉及到荷载的问题，公路桥梁的发展方向日益趋向城市桥梁。

1 城市桥梁与公路桥梁的概念与作用

1.1 城市桥梁

城市桥梁，顾名思义，即为修建于城市之中的桥梁。城市桥梁修建于不同的建筑物基础之上，包括河道之上的桥梁、道路与道路或者跨越铁路的立交桥，当然还包括在城市随处可见的人行天桥。根据使用期限可将城市天桥分为半永久性和永久性天桥，这里所说的城市桥梁是不将涵河、铁路桥及临时性桥包含在内的。

1.2 公路桥梁

公路桥梁的结构体系具有独特性，其独特性主要表现在结构体系以物理学中的力学为重要原理基础。公路桥梁类型多种多样，常见的类型有梁式桥、钢架桥、拱形桥、悬索桥、斜拉桥等。

1.3 城市桥梁与公路桥梁的作用

在我国，关于城市桥梁与公路桥梁建设的规定是十分明确的。根据国内相关法律法规规定，城市桥梁与公路桥梁必须是稳固的、耐用的、稳定的、赋有艺术美感的。所以说如何合理规划城市桥梁与公路桥梁直接影响着一个城市的美好形象。城市桥梁与公路桥梁的合理修建可以对美化城市起到很大的作用，应该给予城市桥梁与公路桥梁的设计与建设足够的重视，在最大程度上发挥其积极作用，为城市化进程与经济发展作出贡献。

2 城市桥梁与公路桥梁标准的演变进程

2.1 城市桥梁标准的演变进程

1993年10月1日，我国建设部公布并实行《城市桥梁设计标准》，这是我国城市桥梁建设设计标准的最初规章。随着经济全球化的发展，我国融入全球的程度日益加深，当然这也影响着城市桥梁建设的设计规范。后来为了能够使我国的城市桥梁建设可与国际桥梁规范直接接轨，我国进一步改善了原始的城市桥梁设计的荷载方法。经过这一改善阶段，1998年12月1日，建设部在此基础上颁布了《城市桥梁设计荷载标准》，并将其标准赋予了强制性，适用于全国范围内的城市桥梁设计。2012年4月1日，建设部又重新颁布了新的实施规范，即《城市桥梁设计规范》，沿用至今。

2.2 公路桥梁标准的演变进程

公路桥梁的建设标准在最开始的时候适用的是与城市桥梁同样的标准，即1993年10月1日颁布的《城市桥梁设计标准》。但随着实践经验的增加，城市桥梁与公路桥梁的建设标准实际上是存在着很大的不同点，所以在连续使用《城市桥梁设计标准》十几年后，我国政府部门于2004年10月1日颁布了新的专属于公路桥梁的《公路桥涵设计通用规范》，并一直沿用至今。

3 对比分析城市桥梁与公路桥梁设计中的荷载标准

城市桥梁设计适用《城市桥梁设计荷载标准》，公路桥梁设计适用《公路桥涵设计通用规范》。虽然城市桥梁与公路桥梁通过两种独立的标准规范进行了规定，但是设计荷载标准无论是对于城市桥梁设计还是对于公路桥梁设计来说，其作用都是至关重要的。不同的桥梁设计领域却有着共同的关键标准，就是设计荷载标准。

3.1 荷载作用在两部法规中的不同之处

(1)可变作用中的温度作用力

桥梁荷载种类可分为偶然性荷载、可变性荷载和永久性荷载三种，这三种类型同时适用于《城市桥梁设计荷载标准》和《公路桥涵设计通用规范》。但是，《公路桥涵设计通用规范》中公路桥梁荷载对可变作用中的温度作用力进行了进一步明确，并且详细说明了梯度温度和均匀温度所产生的效应。另外，为了充分体现公路桥梁荷载的偶然作用，公路桥梁荷载中还增加了汽车撞击产生的作用。

(2)公路桥梁标准对城市桥梁标准规定进行相关取消

近年来，我国自然灾害发生率逐渐提高，自然灾害的频发对城市有着极大的破坏力，所以在设计城市桥梁中加大了对防震功能的设计力度，但是在地震力方面这又是极少出现的现象。因此，《公路桥涵设计通用规范》中删除了这方面的内容，其对公路桥梁的荷载设计起到更合理的约束作用。

3.2 可变作用

(1)汽车冲击力

在《城市桥梁设计荷载标准》中提出的计算汽车冲击力，其以计算跨径和冲击力的反比值为主。但是在《公路桥涵设计通用规范》中，汽车冲击力则是结合刚度、跨径和结构质量来综合计算。通过计算汽车冲击力来对比公路桥梁和城市桥梁，可以看出《公路桥涵设计通用规范》是更具有全面性和详细度，所以说公路桥梁的设计荷载更标准。

(2)汽车荷载

《城市桥梁设计荷载标准》与《公路桥涵设计通用规范》应用的是同一种荷载模式，单一集中加均布荷载，两部法规都对汽车荷载的标准值和基本情况进行了明确说明，依据同样的标准值来对比哪种荷载设计更具有合理性，可以得到相对公平和精确的结果。两者对比，需要结合城市标准的加载长度和桥梁跨度的相关规定，设定车道横向布置、行车道总宽度以及桥梁车道数目来分析三者之间的关系，得到公路桥梁和城市桥梁设计荷载的近似相同的折减系数。

(3)人群荷载

《城市桥梁设计标准》相比《公路桥涵设计通用规范》，对人群荷载提出了更严格的约束要求，通常确定车辆和行人共同的荷载值为4.5 kPa，而只有行人步行时在城市桥梁上，其荷载值为5 kPa。可以看出，在城市桥梁上衣单独形式出现的行人具有更大的荷载值。所以，为了避免城市桥梁因为人群荷载引起内力变化，应该合理规划城市桥梁的跨径。城市桥梁因起点大于公路桥梁而具有更高的安全性。

(4)汽车制动力

我国法律中明确规定了通过标准值来比较汽车制动力，所以公路桥梁与城市桥梁的荷载标准对比也是通过汽车制动力的标准值来进行对比。在《城市桥梁设计荷载标准》与《公路桥涵设计通用规范》中对汽车制动力的规定是相同的，但是唯一不同的是，两部法规对车道荷载的规定不一致。

3.3 荷载作用效应组合

荷载作用效应组合是指在各种桥梁的作用都得到确定后，根据桥梁的结构特性、作用有何种特征、桥梁所在位置所处的环境以及桥梁的施工方法等多种因素来决定如何取舍各种作用和它们同时作用所产生结果的可能性。

其实，各类荷载和组合有着不同的发生机率，经常发生的是活载和恒载，其它可变荷载机率较小，偶然荷载的发生机率更小。对于这些机率很小的荷载，在桥梁建设中给予它们太多的安全储备是不必要的。所以为了保证桥梁设计的安全，对于不同的荷载组合应当给予不同的安全储备。

第一种组合是由永久荷载与基本可变荷载两种组合而成，这是最简单也是最原始的组合方式。第二种组合是第一种组合的增加，即第一种组合加入其他因素产生可变荷载。第三种组合同样是在第一种组合的基础上加入受漂浮物或者船只作用而产生的荷载，这是一种偶然荷载。第四种组合是产生在桥梁施工阶段，其荷载是由材料机具、手脚架或者自然风力、施工人员等产生的作用效应组合。第五种组合也是最后一种组合情况，由自然灾害所带来的破坏力以及桥梁本身的预加力、重力等产生的永久性荷载组成，这些荷载结合在一起，形成了第五种作用效应组合。

4 结束语

改革开放以来，我国经济快速发展，综合国力不断增强，桥梁建设也日益成为我国公共基础设施建设的重中之重，特别是城市桥梁与公路桥梁的建设。桥梁既可以解决特殊地形中面临的跨水或者越谷等艰难交通问题，又可以为人们的正常出行带来方便，通过修建桥梁可以大大减轻交通压力，促进城市化发展进程。同时桥梁亦是城市形象的代表，桥梁的外在美观度也会影响整个城市的风貌。城市桥梁与公路桥梁虽然都归属于桥梁，但是二者因为各种原因存在着很大的区别。已经就二者设计荷载标准的不同进行了详细介绍，从不同方面对城市桥梁与公路桥梁做出了详尽的对比。

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