关于城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比的探析

胡兰兰

(中国华西工程设计建设有限公司深圳分公司，广东深圳518029)

关于城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比的探析

胡兰兰

(中国华西工程设计建设有限公司深圳分公司，广东深圳518029)

经济的发展离不开公路的建设,良好的运输条件可以大大推动经济的发展,加强各地的贸易。由于人们生活水平不断提高,私人车的数量不断增多,交通压力越来越大,给人们的出行带来巨大的阻碍。为了有效地缓解交通压力,发展交通事业,城市桥梁和公路桥梁的建设被人们逐渐采用。因为城市桥梁和公路桥梁的建设是为了方便运输,让车辆从中通过,所以会涉及到荷载问题。公路桥梁和城市桥梁的荷载设计是运输的安全保障,关乎到人们的生命财产安全,所以桥梁的荷载设计方案非常重要。现对城市桥梁和公路桥梁设计荷载标准为基础进行分析,对两者的桥梁荷载设计标准进行对比,为相关工程设计人员提供一些设计上的参考。

城市桥梁；公路桥梁；荷载标准；对比

1 城市桥梁和公路桥梁方面的介绍

交通建设中的城市桥梁和公路桥梁建设在一定程度上方便了人们的出行,还能够缓解交通压力,促进城市的发展。城市桥梁和公路桥梁的建设都属于建设中最为重要的一种类型,要想起到优化交通的作用,就需要建设耐用、安全、稳固的城市桥梁和公路桥梁。在城市桥梁和公路桥梁的建设中会涉及到荷载问题,这是关乎到桥梁安全的重要环节,必须要有严格、科学、合理的设计方案进行施工。

人们所说的公路桥梁就像那些武汉长江大桥一样的钢架桥、悬桥、拱形桥等多种形式的桥梁；城市桥梁是指在城市规定的范围内,建设在河道上的桥梁、道路上的立交桥,以及人行天桥、跨越铁路的桥梁等永久性或半永久性的桥梁。城市桥梁和公路桥梁之间有着很多的相似之处,也有着很大的不同。如果人们能够合理地利用城市桥梁和公路桥梁,不但能缓解交通压力,还能起到美化城市的效果。

2 对城市桥梁和公路桥梁设计荷载标准对比进行分析

城市桥梁和公路桥梁设计荷载标准规范化的认识主要在于《城市桥梁设计荷载标准》和《公路桥梁设计通用规范》两个方面。前者主要是针对城市范围内的桥梁与涵洞的建设,有关的约束对象有铁路、公路、水路,以及其他的部门；后者主要是对公路桥梁建设进行约束,无论建设哪种桥梁,都要严格地按照《公路桥梁设计通用规范》进行建设。这两种法规有着很强的针对性,专门针对桥梁荷载方面的设计和建设。

2.1 荷载作用的分类研究

在两部法规中所规定的荷载分为永久性、可变性及偶然性三种。但是在可变性荷载的研究中,特别在温度对荷载所产生的效应进行了研究,明确了公路荷载的温度作用。均匀温度和变化性的梯度温度对桥梁的荷载有着不同的要求,所以需要进行详细的解说,方便桥梁荷载方案的设计。除此之外,汽车在桥梁上行驶的时候避免不了与桥梁本体发生撞击,这就充分地体现了公路桥梁荷载的偶然作用。

2.2 桥梁荷载的可变性作用研究

2.2.1 汽车荷载的研究

城市桥梁和公路桥梁的荷载一般采用均布荷载加单一荷载模式,这种模式在桥梁建设时经常被采用。经过长时间岁月汽车行驶所需的荷载研究分析,法规中对汽车荷载的基本情况和汽车荷载的标准值进行明确规定,依靠这些荷载规定值来对桥梁荷载设计进行分析,进而比较城市桥梁和公路桥梁荷载的标准,这样可以在研究中得到合理、科学的结果。再利用汽车荷载对公路桥梁和城市桥梁进行对比前,需要先布置一定的试验场景,需要规定桥梁车道的数量、车道荷载的横向布置、设定桥梁车道的宽度。布置好之后,需要结合城市标准中桥梁跨径和加载长度方面的规定,对场景中车道数量、横向布置及总宽度三者之间的关系进行研究,最后分析出城市桥梁和公路桥梁设计荷载的折减系数基本上相同。

表1为汽车荷载基本情况一览表；表2为《公路04规范》汽车荷载标准值一览表；表3为《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)汽车荷载标准值一览表。

表1 汽车荷载基本情况一览表

表2 《公路04规范》汽车荷载标准值一览表

表3 《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)汽车荷载标准值一览表

2.2.2 汽车冲击力的研究

研究桥梁荷载就需要涉及到汽车的冲击力,汽车冲击力的是结合结构质量、跨径和刚度,根据冲击力与计算跨径的反比值为主进行计算的。从汽车冲击力来对城市桥梁和公路桥梁设计荷载标准进行对比,根据冲击力计算结果进行详细的分析(见表4)。

表4 与冲击系数相关的因素数值一览表

从表4可以明显地看出公路冲击系数比城市冲击系数有明显的提高,在小跨度方面的差别比较大,当到大跨径的时候两者的数值逐渐接近。

2.2.3 人群荷载的研究

桥梁上不仅仅有车通过,还会有人通过,就像北京、上海等人口密集的城市为了缓解交通压力,都会建设一些人行天桥,方便行人穿越到公路对面。根据有关的法规表示,人们步行时对城市桥梁起到的荷载作用值为5 kPa,行人和汽车共同行驶在桥梁上的荷载值为4.5 kPa。表5为人群荷载与跨径关系一览表。

从表5可以看出城市桥梁人群荷载和公路桥梁的桥梁跨距不相同时,人群荷载存在着很大的区别,在进行荷载设计时,一定要注意荷载值的采用,确保桥梁的安全性能。

2.2.4 汽车制动力的研究

汽车制动力也是城市桥梁和公路桥梁设计荷载标准的对比方法之一。城市桥梁主要是对离心率、温度、风荷载等方面进行分析。两者的主要不同之处是在车道荷载上存在着差别,以及多条车道中各车道对汽车荷载制动力标准值之间的差别。

2.2.5 作用效应组合的研究

(1)第一种组合可以说是最为简单的可变荷载和永久荷载两个组合到一起的；

表5 人群群荷与跨径关系一览表

(2)第二种组合是在第一种组合的基础上,添加一些由别的原因产生的,不同于第一种可变荷载的,另一种可变荷载；

(3)第三种组合是在第一种组合下,加入因船只或漂浮物所产生作用的偶然性荷载；

(4)第四种组合和上述三种组合不相同,是根据在桥梁施工阶段所应用的生产工具(脚手架、材料机械等)因素产生的施工荷载作为荷载作用效应组合；

(5)第五种组合和桥梁自身条件有关,桥梁本身的质量、预应力及桥梁在投入使用之后环境对其产生的破坏力等产生的永久性荷载结合在一起,形成的荷载效应组合。

经过对两个桥梁规范的研究,发现公路桥梁和城市桥梁两个规范中提到的荷载效应组合大多数都一样。比如：城市规范中的第二荷载作用效应组合和公路规范中的第一种荷载作用效应组合相同；城市规范中的第三种荷载作用效应组合和公路规范中的第四种荷载作用效应组合相同；城市规范中的第四种荷载作用效应组合和公路规范中的荷载作用效应相同。两个规范中存在的最大区别就是城市和公路两个桥梁的结构安全系数上存在着差别,应该用不同程度的管理方式管理两者的桥梁。在公路桥梁方面的规定中提到了基本组合和偶然组合,而在城市桥梁方面的规定中没有涉及到此内容,所以公路桥梁设计荷载的标准更加宽泛。

3 结语

虽说公路桥梁和城市桥梁都属于桥梁,但是两者中间存在者很大的不同。人们应该将两者中间的差别详细地解释出来,方便两者的建设,在最大程度上保证桥梁建设的安全,营造良好的运输环境。随着我国科学技术的不断发展,桥梁的建设技术有了很大的提高,当前的一些规范已经无法满足现代桥梁建设的发展,应该将桥梁设计荷载标准进行优化、完善,跟上时代发展的步伐。

U442.5

B

1009-7716(2015)09-0087-03

2015-05-19

胡兰兰(1981-),女,湖北襄阳人,工程师,从事桥梁工程设计工作。