城市桥梁与公路桥梁设计载荷标准对比与思考①

韩富强

(同圆设计集团有限公司 山东济南 250000)

1 城市桥梁和公路桥梁的概念

在实际应用中，所谓的城市桥梁主要是在城市道路的各个层面上建造的桥梁，包括永久性桥和半永久性桥，但是其中一些临时桥梁，铁路桥梁和涵洞不属于城市桥梁的建设范围。公路桥梁，即横跨河流，港口，湖泊，水库，灌溉渠和其他水域，高差高的深谷或穿越其他交通路线的高速公路，以保持交通顺畅而修建的桥梁。公路桥梁是在各级公路上建造的桥梁。公路桥梁与城市桥梁有很大不同，公路桥梁的要求是根据公路的使用情况、性质和未来发展的需要，按照适用、经济、美观的原则进行修建。城市桥梁的建设应遵循安全，适用，经济，美观和环保的原则，适应当的就地取材，并便于施工和维护。 此外，城市桥梁建筑还应符合城市规划的要求，并应与周围环境协调。两者虽然不同但功能又极其相似，因此相关规定已明确的指出，对于两种桥梁的建设必须稳定，耐用且具有艺术观赏性，以方便人们旅行和对城市环境的美化。

2 桥梁荷载标准及规范的发展

2.1 城市桥梁标准及规范

中国第一个城市桥梁设计标准是1993年发布的CJJ11-93 《城市桥梁设计准则》。随着时间的推移及社会的发展，该标准限制了当时的城市桥梁设计的发展，为了满足经济和社会发展需求并更好地与国际标准接轨，建设部于1998年发布了新的CJJ77-98 《城市桥梁设计荷载标准》。该标准在中国城市桥梁行业中是强制性的，直到2008年10月1日。随着近些年城市现代化的发展，城市汽车拥有量极大发展，而城市桥梁的使用寿命在很大程度上取决于城市汽车的数量和载荷。为响应时代的发展，2012年，建设部重新发布了CJJ11-2011《城市桥梁设计规范》。且该规定实施从2012年4月1日起生效。

2.2 公路桥梁标准及规范

中华人民共和国成立以来，中国交通运输部对桥梁设计规范进行了三次修订，并根据实际交通情况对桥梁的车辆设计荷载标准进行了四次修订。公路桥梁的当前设计规范为JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》，该规范于2004年10月1日生效。新规范根据一些国内单位的研究成果和实际工程设计经验，放弃现有的公路桥梁设计规范模型，将车辆载荷标准除以计算出的载荷，检查载荷传统模式，采用国际先进标准规范，使中国的公路桥梁载荷能够与其他国家的公路桥梁载荷一致。

3 城市桥梁和公路桥梁设计荷载对比

3.1 设计荷载对比的必要性

城市的桥梁设计是为了缩小城市的空间距离，而且城市的桥梁设计既要有足够的承载和泄洪能力，还要兼顾当前和以后的城市经济发展建设，既要满足交通运输的本身需求，也要兼顾其他社会经济个体的发展要求。公路桥梁的设计就是要将整个公路桥梁设计结构和其部分构件在制造和运输、安装过程中有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。因此分析城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准的差异性，可以为更多的城市道路交通规划设计提供切实的参考依据。

3.2 设计荷载对比

（1）荷载作用分类。

CJJ11-2011《城市桥梁设计规范》将桥梁汽车荷载分为两个等级，即城―A级和城―B级。规范规定:汽车荷载应由车道荷载和车辆荷载组成，而车道荷载又由均布荷载与集中荷载组成；车道荷载用于桥梁结构的整体计算，车辆荷载用于桥梁结构的局部加载、桥台和挡土墙压力等的计算，且两种荷载的作用不得叠加；除可变作用中的汽车荷载与人群荷载外，作用与作用效应组合均应按现行行业标准JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范的有关规定执行。

JTG D60-2004《公路桥涵设计通用规范》将桥梁作用(作用在桥梁上的集中力与分布力或引起桥梁其他变形或约束变形的原因)分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。永久作用包括结构重力、预加力及土的重力等，可变作用包括汽车荷载、人群荷载及汽车冲击力等，而地震作用及汽车撞击等偶然出现的作用则归类为偶然作用。具体设计时，永久作用采用标准值作为代表值；可变作用根据桥梁的不同极限状态可取标准值、频遇值或准永久值为其代表值；而偶然作用的代表值则根据调查、试验及工程经验加以确定。

规范中将桥梁汽车荷载分为公路―Ⅰ级和公路―Ⅱ级两个等级，前者基本相当于老标准汽车―超20 级标准荷载，而后者则相当于汽车―20 级标准荷载。该规范指出，车辆荷载包括车道荷载和车辆荷载，车道载荷包括均匀分布的荷载和集中荷载。桥梁结构的局部加载压力的计算应使用车辆荷载，并且不应与车道荷载和车辆荷载重叠。

（2）汽车标准荷载。

不同国家的桥梁设计荷载模型的形式不同，可以大致分为由单个车辆组成的模型和由分布均匀的荷载组成的模型。中国的公路桥梁设计车辆荷载模型是基于一些国内设备的研究成果和实际工程设计经验，并采用了国际上先进的标准和规范。在与相关国家标准进行比较和调整之后，确定当前的车道负荷模式和取值。

在荷载模式的制定方面，《城市98标准》中指出对于A级和B级车道在城市使用均匀分布的荷载和单一集中荷载（弯矩和剪力的不同值）的组合。这点与《公路04规范》相同。对于汽车荷载的基本条件，以更直观地说明这三者之间的关系。

本标准规定的车辆载荷适用于150m以下的城市桥梁结构。汽车载荷可分为车辆载荷和车道载荷。行车道板是根据车辆荷载计算的。计算桥梁的结构时，不应使车辆载荷和车道载荷的作用重叠。

当前城市桥梁标准对要求单一集中载荷+均匀载荷的载荷模式有特定要求，与《公路桥梁荷载试验规程》（JTG TJ21-01-2015）相同。

（3）汽车冲击力。

关于汽车冲击力的计算《城市桥梁设计荷载标准》中所提出以冲击力与计算跨径的反比值为主，而在《公路桥梁设计通用规范》中提出的汽车冲击力计算方法是结合结构质量、跨径和刚度进行合理的计算。从汽车冲击力来对比，城市桥梁与公路桥梁设计荷载计算方式并不相同，其中《公路桥梁设计通用规范》中汽车冲击力的计算方法更加全面和详细，设计荷载更为标准。

（4）人群荷载。

在《城市桥梁设计荷载规范》中，对于人群荷载有更为详尽的约束，确定仅有行人步行作用于城市桥梁上行人的荷载值为5kPa，行人和车辆共同在城市桥梁上的荷载值为4.5kPa。可见，单独形式在桥梁上的行人荷载值更大。为避免人群荷载引起城市桥梁的内力变化，应在进行城市桥梁设计时合理规划其跨径。由于城市公路桥梁的起点明显大于公路桥梁，城市桥梁明显较公路桥梁安全。

4 结语

在桥梁设计过程中，荷载标准直接决定着桥梁的安全性、耐久性以及经济性。因此，如何对作用荷载进行准确的取值，是一个值得重视的问题。公路桥梁设计和城市桥梁设计都属于桥梁设计，但是两种桥梁的设计仍然有所不同。为了更好地理解两者之间的区别，设计人员仍然需要研究二者的相关规定并进行比较，并互相借鉴。以符合建筑桥梁的安全适用、经济合理的要求。