基于交通调查下重载交通公路桥梁设计车辆荷载的思考

刘伟伟 李 晴

前言

在设计公路桥梁中，车辆荷载与桥梁结构的安全性、适用性、经济性具有紧密的关系。由于我国交通行业的起步较晚，重载汽车的数量相对较少，并以两轴、三轴的车量为主，对于桥梁的影响不明显。但是，在当前的交通行业中，常常会出现七轴的重载车辆，导致桥梁往往会出现超载的现象，或者路桥堵塞，不仅影响交通的通畅性，还会出现桥梁损坏等严重的问题，增加了更多的安全隐患。

1 交通公路中车辆的荷载调查

为了确保公路桥梁设计的合理性，就需要事前对交通公路中车辆的荷载进行全面、详细的调查。在这一过程中，调查人员需要严格依据相似模型的基本原则，选择最佳的路段，结合相关的资料，对公路桥梁荷载的纵向排列进行分析、推断。在调查中，需要重点获取三类不同的数据：①调查车辆的类型、分布，从而计算出不同车辆之间的比例；②调查车辆的轴重、轴距等相对重要的参数；③调查车辆荷载进行调查，掌握汽车纵向间距，主要包括普通汽车之间的纵向间距、载重汽车与普通汽车之间的间距。

一般情况下，在调查第一类、第二类的数据信息时，可以采用实地观察的方式进行，但是对于第三类数据的调查则应该将摄影法、人工观测的方式结合起来，便于采集与分析。具体而言，调查汽车纵向间距时，选择一条恰当的路段，对交通高峰时期的数据进行调查与采集，然后将数据中不合理的数据剔除，最终凭借数据集合的方式进行分析。经过调查能够发现，在交通行驶的过程中一般不会出现两辆重载汽车连续出现的情况，所以公路桥梁设计可以忽略这一因素。完成上述工作以后，工作人员便能够结合P-III（皮尔逊III）型曲线，从而计算出更加精确的汽车纵向间距，从而为后期的设计、施工等工作内容奠定基础[1]。

2 交通公路中车辆的荷载计算

2.1 主车荷载计算

在计算的过程中，主车荷载的计算方式为：①掌握主车荷载参数的折算，即荷载对30m简支梁跨的弯矩效应；②对主车的总作用进行计算，从而得出具体的数值；③将主车的总作用进行均分，从而计算出每一辆主车对桥梁的作用，记录相关的数值结果；④在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中明确规定了，对于I级公路的车辆荷载计算，应该以主车轴重、轴距为主要依据，得出简支梁的作用效用。

经过实际的计算，将其结果与《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）的相关规定进行比较，得出二者之间的比值，即0.56。产生这一现象原因为：在经济高速发展的背景下，在所有车辆类型中数量增加最快的是小客车，所以在实际计算的过程中，需要根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）的要求，选择两轴的重货车作为主要分析对象，从而保证桥梁设计合理性、科学性。

2.2 加重车荷载计算

对于加重车荷载的计算，其具体的流程为：①掌握加重车荷载参数的折算，即荷载对30m简支梁跨的弯矩效应；②对加重车的总作用进行计算，从而得出具体的数值；③将加重车的总作用进行均分，从而计算出每一辆加重车对桥梁的作用，记录相关的数值结果；④在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中，明确规定了I级公路的车辆荷载，30m简支梁的实际效用数值[2]。

经过实际的计算，将其结果与《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）的相关规定进行比较，得出二者之间的比值，即1.40。产生这一现象原因为：当前我国交通行业中，加重车的数量较多且在不断增加，车辆的实际载重也随之增加。所以，这样的现象直接影响着公路桥梁的设计、结构等。将六轴半拖挂加重车为计算依据，得出30m简支梁的实际效用数值为4345kN·m，且与调查荷载作用的单位值一致，所以在实际计算中可以将其作为主要对象。

3 重载交通公路的桥梁优化设计

3.1 修订荷载冲击系数

在以往的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中，对于公路桥梁的荷载冲击系数基本是根据桥跨径进行计算、确定的，但是这样的计算方式已经不能满足交通行业的发展需求。对此，相关部门对《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）进行了完善，编制了《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015），其中规定将公路桥梁的结构基频作为基础，计算车辆的冲击系数。在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中规定，影响冲击系数的主要因素为：公路桥梁的材料、跨度，并没有将桥梁截面、连接方法、桥梁型号等纳入计算的范围中，影响结果的精准性。经过完善以后，《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中规定，通过基频计算冲击系数，而影响基频的因素包括桥梁刚度、桥梁质量、桥梁阻尼等，进而增强了结果的科学性。

3.2 修订车辆荷载划分

与《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）相比，《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中对II级公路的汽车载荷等级进行了调整，同时提高了中小跨境桥梁的车道载荷标准，并修改了车辆载荷的分项系数，增加了汽车疲劳载荷与计算方式。在这一方式的影响下，提高车辆荷载计算的科学性、便捷性，并将车道荷载、车辆的概念引入其中。其中，前者为整体效应计算，而后者则为局部效应计算。结合《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中的相关规定，在计算车量荷载的过程中，更具便利性、简单性。

3.3 修订桥宽度的要求

在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中，对于桥梁宽度的设计，主要考虑当地的地形，如丘陵、山岭、平原等，也就是说不同的地形需要确定设计不同的桥梁宽度。随着社会的发展，相关人员已经意识到传统的计算方式存在一定的缺陷，所以在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中规定，桥梁的实际宽度应该根据车速进行确定、设计。在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中认为，由于不同的地形十分繁杂，如果采用这样的方式对公路桥梁的宽度进行计算，就会影响公路桥梁结构的稳定性、安全性，甚至会影响公路桥梁设计的全过程。与之相比，在《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）中将车速作为确定公路桥梁宽度的唯一因素，不仅简化了调查、计算的相关程序，还能够有效提高计算的质量、效率，能够在很大程度上提高桥梁结构设计的稳定性。

4 结语

综上所述，根据对交通公路中车辆荷载的调查，能够计算公路桥梁的实际荷载，从而为优化桥梁设计提供数据参考。以此为基础，在桥梁进行优化设计时，对荷载冲击系数、车辆荷载划分、桥宽度的要求进行了更加科学的修订，提高了桥梁设计的科学性，增加桥梁结构的稳定性，为重载交通提供了更加安全的交通环境，减少了重载交通对公路桥梁的影响。

[1]谢海文.重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载[J].黑龙江交通科技，2017，40（07）：131+133.

[2]刘泽戈.公路桥梁车辆荷载效应预测及评估荷载取值研究[D].广州大学，2016.