謝海文

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

重載交通公路橋梁設(shè)計(jì)中關(guān)于車輛荷載

謝海文

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

分析了重載交通公路橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)車輛荷載的調(diào)查；其次對(duì)重載交通公路橋梁設(shè)計(jì)中的車輛荷載進(jìn)行了相應(yīng)的闡述；最后探討了重載交通公路橋梁設(shè)計(jì)中車輛荷載的改進(jìn)，以供參考。

重載交通；工程設(shè)計(jì)；車輛荷載

1 車輛荷載調(diào)查分析

路橋設(shè)計(jì)時(shí)，車輛的荷載量調(diào)查是一項(xiàng)重要任務(wù)。在具體調(diào)查時(shí)，必須嚴(yán)格遵循相似模擬的原則，以選擇適宜的路段，然后再根據(jù)調(diào)查資料，對(duì)重載交通公路橋梁車輛荷載的縱向排列進(jìn)行相應(yīng)的推斷。此項(xiàng)調(diào)查的主要目的在于獲得以下三類數(shù)據(jù)：(1)車輛分布與類型的調(diào)查，即為各類車輛的分布比例。(2)對(duì)各類車輛的軸距、軸重等相關(guān)參數(shù)的調(diào)查。(3)對(duì)公路橋梁車輛荷載的汽車在縱向上間距的調(diào)查，此類調(diào)查包含兩種：一是普通汽車間縱向上間距；二是普通與載重汽車縱向上間距。

通常情況下，在進(jìn)行第一類與第二類數(shù)據(jù)的調(diào)查時(shí)，主要采用觀察法進(jìn)行，但第三類數(shù)據(jù)的調(diào)查，一般采用人工觀測(cè)法與攝影法相結(jié)合的方法。在進(jìn)行公路橋梁工程中車輛荷載的汽車縱向間距時(shí)，通常會(huì)選擇一條路段，然后采集此路段的交通高峰期的汽車縱向間距，之后再清除數(shù)據(jù)中的不合理內(nèi)容，最后將上述兩種汽車縱向上的間距組成集合。由相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況可以發(fā)現(xiàn)，在日常行駛中極少出現(xiàn)連續(xù)2臺(tái)載重汽車的情況，因此在設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮此項(xiàng)。完成數(shù)據(jù)調(diào)查工作后，可在此基礎(chǔ)上擬合皮爾遜Ⅲ(P-Ⅲ)型曲線，以獲得準(zhǔn)確的汽車縱向間距，為后期計(jì)算工作的開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)。

2 車輛荷載效應(yīng)計(jì)算

(1)軸距對(duì)路橋荷載反應(yīng)；(2)車間距對(duì)路橋荷載反應(yīng)；(3)車重對(duì)路橋荷載反應(yīng)；(4)軸重對(duì)路橋荷載反應(yīng)等。在實(shí)際計(jì)算中，應(yīng)以具體的調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，明確汽車荷載類型、繪制車隊(duì)縱向排列圖，之后便可計(jì)算出實(shí)際運(yùn)行下，車輛荷載對(duì)重載交通公路橋梁產(chǎn)生的荷載效應(yīng)。

2.1 主車

主車荷載效應(yīng)計(jì)算流程如下：(1)明確車輛荷載折算基本參數(shù)：30 m簡(jiǎn)支梁跨中彎矩作用效應(yīng)。(2)計(jì)算主車總作用效應(yīng)M總為995 127 kN·m。(3)將M總均分后(M總/1 315)，獲得每輛主車作用效應(yīng)M單為757 kN·m。(4)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱：《規(guī)范》)內(nèi)明確規(guī)定了公路Ⅰ級(jí)汽車荷載，主車軸距、軸重均需以兩軸中重貨車開(kāi)展計(jì)算，30 m簡(jiǎn)支梁作用效應(yīng)MⅠ級(jí)通常為1 352 kN·m。

比較調(diào)查荷載和《規(guī)范》中的作用效應(yīng)(757/1 352)，最終可得0.56，究其原因在于隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)小客車的數(shù)量急劇增加，且是所有車輛中增長(zhǎng)速度最快的，基于此，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，選取的是《規(guī)范》中兩軸中重貨車。

2.2 加重車

加重車荷載效應(yīng)計(jì)算流程如下：(1)明確車輛荷載折算基本參數(shù)：30 m簡(jiǎn)支梁跨中彎矩作用效應(yīng)。(2)計(jì)算加重車總作用效應(yīng)M總為1 348 863 kN·m。(3)將M總均分后(M總/327)，獲得每輛加重車作用效應(yīng)M單為4 125 kN·m。(4)《規(guī)范》內(nèi)明確規(guī)定了公路Ⅰ級(jí)汽車荷載，30 m簡(jiǎn)支梁作用效應(yīng)MⅠ級(jí)通常為2 949 kN·m。

比較調(diào)查荷載和《規(guī)范》中的公路Ⅰ級(jí)加重車作用效應(yīng)(4 125/2 949)，最終可得1.40，究其原因在于目前我國(guó)目前的重車數(shù)量十分大，相應(yīng)的載重量大，因此對(duì)于路橋作用效應(yīng)存在極大影響。以六軸半拖掛汽車為基礎(chǔ)開(kāi)展計(jì)算，可得30 m簡(jiǎn)支梁跨中彎矩作用效應(yīng)(M六軸)為4 345 kN·m，其與調(diào)查荷載作用效應(yīng)M單基本一致，基于此在實(shí)際計(jì)算時(shí)，選用的是六軸半拖掛汽車軸距、軸重值。

3 重載交通公路橋梁設(shè)計(jì)中車輛荷載的改進(jìn)

3.1 車輛荷載沖擊系數(shù)方面

在以往《規(guī)范》內(nèi)，主要是依據(jù)路橋跨徑確定沖擊系數(shù)，最新《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱：新《規(guī)范》)要求，以結(jié)構(gòu)基頻為依據(jù)確定沖擊系數(shù)。

以往《規(guī)范》中沖擊系數(shù)確定需考慮的因素主要包括：橋梁跨度、材料，但是橋梁型號(hào)、連接方法以及截面等等均未納入考慮范疇，新《規(guī)范》以結(jié)構(gòu)基頻為依據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，主要原因在于基頻的影響因素主要包括以下三種：(1)質(zhì)量；(2)剛度；(3)阻尼，這也就令結(jié)構(gòu)基頻在某方面得到統(tǒng)一，只有動(dòng)力本質(zhì)不變，則無(wú)論橋梁類型、材料如何變化，均可確保計(jì)算結(jié)果科學(xué)、合理。

3.2 橋梁要求方面

在以往《規(guī)范》內(nèi)，主要是依據(jù)地形調(diào)查結(jié)果確定橋梁寬度，橋梁所處地區(qū)不同，如：山嶺、平原、丘陵等，對(duì)于橋梁寬度要求也就有所不同。新《規(guī)范》主要是依據(jù)設(shè)計(jì)車速確定橋梁寬度。

以往《規(guī)范》中，不同地形的確定十分繁瑣，相應(yīng)的可靠性也較低，不利于整體設(shè)計(jì)過(guò)程，有時(shí)還會(huì)影響到其他工作的開(kāi)展，新《規(guī)范》以設(shè)計(jì)車速為依據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，相應(yīng)的考慮因素單一，計(jì)算便利且可靠性高。

3.3 車輛荷載劃分方面

新《規(guī)范》將以往《規(guī)范》中的四級(jí)汽車車隊(duì)荷載廢除，加入了公路二級(jí)、一級(jí)的概念，該種方式下車輛荷載計(jì)算更加簡(jiǎn)便、科學(xué)，引入了車輛、車道荷載概念，前者主要是局部效應(yīng)計(jì)算，后者主要是整體效應(yīng)計(jì)算。根據(jù)新《規(guī)范》要求所開(kāi)展的計(jì)算工作更加簡(jiǎn)單、便利。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展環(huán)境下，重載交通工具數(shù)量越來(lái)越多，高載荷量的車輛會(huì)大大損害公路與橋梁工程，如果不對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的處理，極有可能導(dǎo)致橋梁發(fā)生坍塌事故，不利于保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全?；诖?，加強(qiáng)車輛荷載計(jì)算分析、保證公路橋梁設(shè)計(jì)可靠性具有重要意義。

[1] 李盼到，馬利君.獨(dú)柱支撐匝道橋抗傾覆驗(yàn)算汽車荷載研究[J].橋梁建設(shè)，2012，42(3)：14-18.

[2] 李運(yùn)喜，劉研.現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范若干問(wèn)題芻議[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2014，11(6)：33-37.

[3] 張輝，王春曉，李聞濤.公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性研究[J].交通企業(yè)管理，2014，29(1)：51-52.

2017-03-14

謝海文(1973-)，女，湖南人，高級(jí)工程師，研究方向：勘察設(shè)計(jì)。

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