摘要：本文根據(jù)天津市高速公路橋梁，研究了超載對橋梁結(jié)構(gòu)影響分析，分別從橋梁交通荷載狀況與現(xiàn)行規(guī)范差異性、實測高速公路橋梁荷載參數(shù)、基于實測車輛狀況的梁安全性進(jìn)行了分析，經(jīng)過分析得到目前天津市高速公路橋梁造存在不同程度損傷，部分橋梁安全儲備不足，橋梁結(jié)構(gòu)處于嚴(yán)重超負(fù)荷運營狀態(tài).

關(guān)鍵詞：超載；橋梁結(jié)構(gòu)；影響分析

1 橋梁交通荷載狀況與現(xiàn)行規(guī)范差異性分析

我國橋梁設(shè)計規(guī)范以滿足汽車工業(yè)發(fā)展而引發(fā)交通運輸需要，總體上均滯后于汽車工業(yè)發(fā)展需要，超載現(xiàn)象日益普遍成為一個不爭事實.近年來隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，高速公路上交通車流量和汽車軸載越來越大，對公路橋梁所造成損傷呈愈演愈烈態(tài)勢，有關(guān)橋梁受到超載而出現(xiàn)垮塌事故時有發(fā)生，本次根據(jù)對天津高速公路交通軸載進(jìn)行調(diào)查結(jié)果，與現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計規(guī)范制定時荷載調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比，以說明天津營運高速公路橋梁所面臨荷載狀況.

2 實測高速公路橋梁荷載參數(shù)分析

根據(jù)實測天津市高速公路車輛荷載狀況，按照現(xiàn)行規(guī)范制定時以實測車輛總重量概率分布，以95%保證率確定得設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)車輛總重為20t，以99%保證率確定得設(shè)計重車車輛總重為55t，以能觀測到最大車輛荷載120t為驗算荷載.仿照規(guī)范指標(biāo)確定方法分別確定各線路車輛荷載狀況.按照設(shè)計規(guī)范確定車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)方法，在95%保證率前提下所調(diào)查各路段車輛均超過規(guī)范給定20t標(biāo)準(zhǔn)車；從超過20t車輛比例看各路段超過規(guī)范5%比例均較大，所調(diào)查高速公路上車輛有較大比例超過規(guī)范荷載標(biāo)準(zhǔn)，超限運輸較為嚴(yán)重.

調(diào)查結(jié)果表明所調(diào)查路段上有較多車輛，含有較大比例車輛超過規(guī)范給定車輛荷載限值.同時按照橋梁設(shè)計規(guī)范規(guī)定車輛在車隊上只有一部而實際上并非如此.表明實際狀況與規(guī)范規(guī)定差異較大.對實測車輛總重情況分析結(jié)果表明路段上車輛與設(shè)計規(guī)范相比均有較大比例超過規(guī)范限值，實際橋梁交通狀況與設(shè)計規(guī)范不符.

2.2 車輛荷載軸重對比

將所調(diào)查得到各車輛輪軸重量并與設(shè)計規(guī)范給出荷載對比.統(tǒng)計同樣考慮各路段上貨車占有比例.路段車輛軸重超過規(guī)范規(guī)定7t和13t現(xiàn)象較為普遍，超過規(guī)范規(guī)定軸重2倍，說明車輛超載現(xiàn)象普遍性.其中最大輪軸重在30t以上，超過規(guī)范規(guī)定14t軸重2倍以上.單軸重嚴(yán)重超限使橋梁構(gòu)件局部受力十分不利.本次所調(diào)查高速公路上貨車，無論是車輛總重還是車輛軸重都超過規(guī)范限值現(xiàn)象.這種現(xiàn)象不但普遍還有極端超限現(xiàn)象存在使橋梁實際承受荷載與橋梁設(shè)計荷載狀況差異較大，對橋梁總體受力還是局部受力都十分不利.

3 基于實測車輛狀況的梁安全性分析

根據(jù)各橋梁目前技術(shù)狀態(tài)以及所承受橋上荷載狀況，按照橋梁設(shè)計理論進(jìn)行必要驗算分析，計算分析橋跨結(jié)構(gòu)抗力水平和荷載效應(yīng)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平、撓度和安全儲備等.橋梁都是按照85規(guī)范進(jìn)行設(shè)計其設(shè)計荷載為汽-超20，掛-120級，由于橋梁實際狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)不同，需考慮結(jié)構(gòu)所承受實際荷載和結(jié)構(gòu)損傷的對結(jié)構(gòu)安全性所帶來影響，根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》有關(guān)規(guī)定分別引入活載影響修正系數(shù)、承載能力檢算系數(shù)和截面折減系數(shù)等來表征.

3.1 基于車輛荷載調(diào)查結(jié)果活載影響修正系數(shù)

對所調(diào)查各路段的車輛荷載狀況，對橋上實際汽車荷載考慮三個方面修正系數(shù)，最后得到綜合活載影響修正系數(shù)ξq，如表1.

實際調(diào)查典型代表交通量與設(shè)計交通量之比得到對應(yīng)于交通量活載影響修正系數(shù)ξq1；實際調(diào)查重量超過汽車檢算荷載主車大噸位車輛的交通量與實際交通量之比得到對應(yīng)于大噸位車輛混入率活載影響修正系數(shù)ξq2；實際調(diào)查的軸荷分布確定后軸重超過汽車檢算荷載最大軸載所占百分比得到對應(yīng)于軸荷分布活載影響修正系數(shù)ξq3.

3.2 基于橋梁調(diào)查結(jié)果結(jié)構(gòu)損傷狀況分析

按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》、《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》等要求，結(jié)合近年來對高速公路上橋梁所進(jìn)行定期檢查結(jié)果，跟蹤對比橋梁損傷及其發(fā)展情況，調(diào)查主要內(nèi)容包括橋跨結(jié)構(gòu)損傷狀況、結(jié)構(gòu)與材料退化情況、結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕狀況等，調(diào)查結(jié)果表明高速公路橋梁在各種因素作用下均出現(xiàn)不同程度損傷，其中超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)荷載作用因素尤為明顯.在超載作用下橋跨結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力特征性損傷，如結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大拉應(yīng)力而出現(xiàn)開裂和下?lián)献冃?，拼裝式結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系破壞而出現(xiàn)單梁受力等.損傷不斷惡化對橋梁安全運營十分不利.

3.3 橋梁結(jié)構(gòu)驗算分析

根據(jù)各橋目前技術(shù)狀態(tài)，結(jié)合交通量和交通軸載調(diào)查結(jié)果，建立分析模型，從橋跨結(jié)構(gòu)實際荷載效應(yīng)和實際抗力、控制截面的應(yīng)力水平及其安全儲備情況、撓度指標(biāo)等方面進(jìn)行對比，對運營橋梁安全性作評估.對高速公路上典型橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算分析，主要結(jié)論為40m預(yù)應(yīng)力混凝土工字梁連續(xù)剛構(gòu)在超載作用下，跨中附近截面承載能力滿足要求，但墩梁固結(jié)的墩頂前后各L/4范圍內(nèi)截面承載力不滿足要求，實際超載荷載彎矩為結(jié)構(gòu)抗力1.5-2.7倍.截面最大拉壓應(yīng)力均接近規(guī)范限值上限.20m、25m以及30m簡支預(yù)應(yīng)力T梁在超載車輛荷載作用下，跨中段截面承載力不滿足要求，實際荷載效應(yīng)為結(jié)構(gòu)抗力105%-133%間.其中30mT梁還出現(xiàn)拉壓應(yīng)力指標(biāo)均超過規(guī)范限值情況.16m和20m簡支預(yù)應(yīng)力箱形梁在超載車輛荷載作用下，跨中段截面的實際荷載效應(yīng)為結(jié)構(gòu)抗力110%左右，其承載力不滿足要求，同時拉應(yīng)力指標(biāo)超過規(guī)范限值.10m和13m簡支預(yù)應(yīng)力空心板梁在超載車輛荷載作用下承載力滿足要求，但拉應(yīng)力超過規(guī)范限值要求，達(dá)到限值2倍.6m和8m簡支鋼筋混凝土實心板梁在超載車輛荷載作用下，跨中附近截面的承載力不滿足要求，實際荷載效應(yīng)為結(jié)構(gòu)抗力1.5倍且結(jié)構(gòu)裂縫寬度指標(biāo)不滿足規(guī)范要求.

高速公路大部分橋梁在超載荷載作用下均出現(xiàn)承載力不滿足要求現(xiàn)象且結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力指標(biāo)達(dá)到或超過規(guī)范限值現(xiàn)象.根據(jù)高速公路實際交通情況出現(xiàn)超載超限車輛同時作用在橋上概率較多，極易造成橋梁突發(fā)性破壞.即橋梁在目前交通荷載作用下其安全性較低.綜合分析結(jié)果表明在各種因素作用下高速公路橋梁安全性較低，需要進(jìn)行必要加固或補強處理.

4 結(jié)論

根據(jù)對天津市高速公路典型橋型，在基于結(jié)構(gòu)目前技術(shù)狀態(tài)和交通狀況結(jié)構(gòu)安全性分析.由于長期超載作用對橋梁結(jié)構(gòu)造成不同程度損傷使橋梁承載能力降低，降低幅度在6%-20%間，導(dǎo)致部分橋梁安全儲備不足甚至沒有安全儲備.現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)安全性均較低，大部分橋梁不能滿足承載能力要求，結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平不滿足或儲備不足，結(jié)構(gòu)安全儲備不足或無安全儲備，極易造成橋梁突發(fā)性破壞且驗算結(jié)果看超載車輛荷載效應(yīng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原設(shè)計荷載效應(yīng)，橋梁結(jié)構(gòu)處于嚴(yán)重超負(fù)荷運營狀態(tài).

參考文獻(xiàn)

[1]李文秀.超限超載車輛對橋梁結(jié)構(gòu)的影響[J].山西建筑，2009(11)，304-305

[2]李萬恒淺談超載運輸對公路橋梁的危害[J].公路交通科技，2004(4)

[3]史鴻遠(yuǎn).公路超載超限運輸?shù)奈：εc治理對策淺析[J].黑龍江科技信息，2009(28)