车辆超限超载对公路桥梁的影响

贺玲玲

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

公路运输是我国综合运输体系中的一种主要交通运输方式。随着我国经济的发展，公路运输建设突飞猛进。然而，由于近年来运输市场的无序竞争，部分运输企业和个体在利益的驱使下超限超载运输货物，破坏公路、桥梁设施，扰乱公路运输市场秩序，引发大量交通事故，逃避缴纳国家交通规费和路桥收费，对国家造成极大的经济损失。在众多交通运输的违规乱象中，车辆超限超载以其占比大、危害重十分突出。由于长期的超限超载使公路桥梁始终处于超负荷运营状态，引发大量病害继而使使用寿命大大缩短，甚至发生多起因车辆超限超载引发桥梁垮塌的重大事故。

1 车辆超限超载

1.1 车辆超限超载界定

公路车辆超载是指公路运输车辆在装载货物时超过车辆本身核定的装载质量，即超过行驶证上核定的载货质量（标记吨位），是车辆本身对其装载的限制。公路车辆超限是指公路上行驶的运输车辆装载货物时超过国家管理规定的行为，是运输车辆装载超过公路对车辆的限值，主要研究的是车辆装载与公路的关系[1]。

1.2 车辆超限超载类型

1.2.1 早期修建的老桥建设标准低

我国在20世纪六七十年代修建的大量桥梁，设计荷载标准低（当时大部分允许通行的车辆荷载标准为10～20 t），但仍在大量服役。由于当时的设计荷载较低，荷载标准值大部分达不到现在的车辆荷载标准，因此对于这些仍在运营的老旧桥梁来说，正常的车辆也属于超载车辆的范围。

1.2.2 桥梁运营交通量大于预测设计交通量

交通量的变化在车辆超限超载的过程中也起到相当大的作用。由于经济发展原因，许多早年间修建的公路目前运营交通量远远大于预测设计交通量，使桥梁始终处于超负荷运营状态。武汉长江二桥设计车流量为5万辆/d，而目前最高车流量能达到14.54万辆/d（2016年交通调查数据），大大超过设计流量。

图1 武汉长江二桥现场照片

1.2.3 单车超载

单车超载一直是车辆超载中占比最大的类型。2001年广东省某公路抽样调查结果：车辆总重最大131.8 t，单轴重最大31 t。2006年河北省张同公路抽样调查结果：车辆总重最大134 t，单轴重最大43 t。2009年杭州萧山治超站调查结果：超载车638辆，车辆总重超过100 t的22辆，最重129.05 t。这次造成无锡高架桥倾覆的超载车辆总重超过了170 t。

单车超载由于不确定性较大，超载的比例屡次突破极限，因此单车超载对于桥梁的破坏也最大，造成的后果也最严重。

1.2.4 重载车队行驶过桥

重载车队超载也一直是最主要的车辆超载类型，重载车队超载对桥梁的破坏主要为多辆超载货车密集排列于桥梁一侧，导致桥梁倾覆。2012年8月24日，哈尔滨市阳明滩大桥上行匝道桥发生倾覆，事故发生时4辆大货车总重约485 t，且全部位于桥梁右侧。2009年7月15日，津晋高速匝道桥发生倾覆，事故原因为3辆超载货车一致停放在道路右侧导致倾覆。

另外对于装配式结构，如板梁、T梁绞缝损坏，单梁受力，超载车辆通过造成破坏。2011年7月15日凌晨，杭州钱江三桥引桥在通过多辆大货车后，部分桥梁坍塌。

2 公路桥梁荷载标准变化

2.1 公路桥梁设计荷载标准变化

2015版《公路桥涵设计通用规范》中将公路桥涵设计采用的作用分为了永久作用、可变作用、偶然作用和地震作用四类，本文重点研究的是可变作用，桥涵设计的可变作用中最主要的就是汽车荷载。

2004版《公路桥涵设计通用规范》以前的历次桥梁设计规范中桥梁荷载标准一直是车队荷载，车队荷载是根据对实际公路中的运输车辆运营情况（主要是车辆轮轴数目、前后轴间距和轴重等）进行了标准化的荷载，将经常地、大量出现的汽车排成车队，作为计算荷载；把偶然地、个别出现的平板挂车或履带车作为验算荷载，类似于铁路特种荷载，公路验算荷载也只对较小跨径的桥梁或局部构件起控制作用。而04版《通规》则第一次使用了车道荷载模式。在车道荷载的表示上采用均布荷载qk和集中荷载Pk。与81年《技术标准》以及85年《通用规范》中的汽车荷载相比，04版《通规》中的公路-Ⅱ级汽车荷载相当于以前的汽车-20级车辆荷载，而公路-Ⅰ级汽车荷载比汽车-超20级车辆荷载产生的荷载效应平均提高了6%～8%[2-3]。

2015版《公路桥涵设计通用规范》中二级公路汽车荷载提高为公路-Ⅰ级，四级公路原来的汽车荷载折减被取消。在近些年由于二级公路大部分取消收费，大货车、重车比例增大许多，二级公路实际运营荷载较大。全国国省道中二级公路占相当大的比例，而二级公路中中小桥涵较多，因此在2015版《公路桥涵设计通用规范》中将小跨径桥梁荷载增大了30%。并且考虑六轴车辆已成为主力车型，整车不超载，轴重超载普遍，为了更好地反映实际车型及轴重情况，将车辆荷载分项系数增大为1.8[2，4]。

2.2 公路超限超载车辆认定标准

公安部、交通部在2004年下发的《关于进一步加强车辆超限超载集中治理工作的通知》中对于车辆超限超载有较为明确的规定。具体规定为二轴车辆总重大于20 t，三轴车辆车货总重大于30 t，四轴车辆车货总重大于40 t，五轴车辆车货总重大于50 t，六轴及六轴以上车辆车货总重大于55 t等5种情形均认定为超限超载车辆。

3 车辆超限超载对桥梁影响

3.1 安全性

3.1.1 长期作用

桥梁结构在长期荷载作用下会发生疲劳、下挠、裂缝等破坏，在超限超载作用下会发生梁板断裂等。超载车辆的长期作用会导致桥梁结构实际受力超过设计及规范允许值，直接造成结构的损伤或破坏。超载车辆的长期作用还会导致桥面沥青大面积开裂，形成坑槽、拥包，影响桥梁的正常使用。

2014年7月和2015年1月，鹦鹉立交的部分桥梁（预制T梁）由于长期货车碾压，绞缝处破损，形成空洞，威胁桥梁安全和行车安全。

3.1.2 倾覆

倾覆是超载超限车辆对于公路桥梁危害中比较大的破坏形式之一。公路桥梁设计者对于倾覆的机理和验算一贯是比较重视的。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）中明确“公路桥涵的持久状况设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承载能力及稳定验算，必要时尚应进行结构的倾覆和滑移验算。[5]”新版《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）中直接增加了对于桥梁倾覆的验算条文[6]。

图2 桥梁倾覆的验算条文图示[6]

在超载车辆荷载偏心作用下，单向受压支座一次脱离受压状态；同一桥墩的一对横向双支座构成的“抗扭支撑”，形成的对扭矩和扭转角度的双重约束，双支座中的一个支座脱离受压状态后，另一支座仅形成对扭矩的约束；当箱梁的抗扭支撑全部失效，箱梁失稳。

图3 桥梁倾覆机理图示

2012年8月24日，哈尔滨市阳明滩大桥上行匝道桥发生倾覆，事故发生时4辆大货车总重约485 t，且全部位于桥梁右侧。2011年2月21日，浙江上虞市春晖立交桥引桥发生倾覆，事故发生时，桥上4辆货车停放在桥梁同一侧，总重量达389 t。

3.2 耐久性

结构的耐久性是指在设计确定的环境作用和养护、使用条件下，结构及其构件在设计使用年限内保持其安全性和适用性的能力。长期的超载作用，使桥梁结构会产生疲劳裂纹，特别是对于钢结构桥梁，疲劳裂纹的不断扩展，将影响钢结构的使用，甚至导致断裂破坏。在一些系杆拱桥中由于长期超载货车作用，吊杆产生疲劳，加上结构受到腐蚀，吊杆会出现断裂。

吊杆局部受到腐蚀疲劳作用，加上长期超载，导致吊杆断裂。2011年7月14日，福建武夷山公馆大桥吊杆断裂，发生垮塌。2011年4月12日，新疆库尔勒市孔雀河大桥吊杆断裂，发生垮塌。

4 结论

本文叙述了对车辆超限超载的界定，介绍了超限超载车辆的类型，并从设计规范角度阐述了公路桥梁荷载标准的变化，重点从安全性和耐久性两方面分析了超限超载车辆对公路桥梁的影响，为设计、运营、管理等单位在公路桥梁的设计、管养等方面提供一定的参考。