趙 彥 亮

(山西路恒交通勘察設(shè)計咨詢有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

公路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載對于公路橋梁的設(shè)計非常重要，從而可以全面提升橋梁的安全性和穩(wěn)定性，還能夠有效的降低后期的運營和維護(hù)成本。設(shè)計過程中要以車輛的荷載作為設(shè)計的基礎(chǔ)依據(jù)，如果該參數(shù)不能合理的設(shè)計和確認(rèn)就會導(dǎo)致車輛無法安全使用，還會誘發(fā)嚴(yán)重的橋梁安全事故[1]，所以，車輛荷載的選擇對于整個橋梁設(shè)計來說都是非常重要的，還能夠更好的提升荷載安全性。中小跨徑橋梁中，重載車輛在道路行駛的過程中會在不同的道路中相遇，從而使得荷載作用下產(chǎn)生橫向折減系數(shù)。近年來，我國的橋梁跨徑長度不斷的發(fā)生變化，在設(shè)計中的橫向折減系數(shù)也在不斷的變化。

1 工程概況

某橋梁所處的是我國南方某省份中，在同一條高速公路的工程中分布著2座大跨徑的橋梁工程，連個間隔距離為8 km。本地區(qū)高速公路線路較多，國省干道數(shù)量也比較多，極大的促進(jìn)了該地區(qū)的經(jīng)濟快速發(fā)展，但是很多重載車輛的通行以及交通運輸量的增大使得該公路工程項目設(shè)計荷載難以達(dá)到要求，車量超載嚴(yán)重對整個公路橋梁工程造成了嚴(yán)重的破壞。

設(shè)計方案中可以了解到，橋梁工程主要是以預(yù)應(yīng)力混凝土工程為主，其中主梁跨徑的跨越度為150 m，其余跨徑為90 m+150 m+90 m，3跨1聯(lián)，墩頂箱梁設(shè)計高度為9 m，跨中橋梁的箱梁高度為4 m，橋面設(shè)計為雙向六車道，左右兩幅的跨度分別為12.5 m，腹板厚度0.7 m～0.9 m，頂板厚度為0.28 m，底板厚度尺寸為0.32 m～1.0 m之間。

2 國內(nèi)車輛荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

2.1 城市橋梁設(shè)計規(guī)范

相關(guān)規(guī)定要求，針對跨徑小于150 m橋梁結(jié)構(gòu)，其汽車荷載需要滿足設(shè)計規(guī)范要求，在車輛荷載設(shè)計中，汽車的荷載可按照實際情況分成車輛荷載以及車道荷載。確定橋梁基本結(jié)構(gòu)，是建立車輛荷載計算正確的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同時還能夠計算各個重要結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)等等。橋梁結(jié)構(gòu)計算過程中，車輛荷載與車道載荷不能重復(fù)計算。城—A級和城—B級車道荷載，在計算過程中，需要按照加載的幾個方式進(jìn)行計算，在確定最終的跨徑荷載值上，均勻荷載的標(biāo)準(zhǔn)值q和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值p是需要全面考慮后確定的,橋梁彎矩數(shù)據(jù)計算中，均布荷載選擇取值qM，進(jìn)行彎矩結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其均勻荷載的選擇值需要選取q。如果橋梁的跨徑尺寸處于20 m～150 m之間，此時可以將車道設(shè)計四道以上，城市—A級公路的建立就需要乘以1.25的系數(shù)，城市—B級則需要乘以13倍的系數(shù)[1]。

2.2 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范

按照公路橋涵設(shè)計規(guī)范要求，在進(jìn)行設(shè)計過程中，需要按照車輛作用計算圖以及荷載標(biāo)準(zhǔn)、縱向折減等參數(shù)確定最終的值[5]：

1)按照相關(guān)要求，汽車荷載的分布可以分成公路—Ⅰ級以及公路—Ⅱ級。

2)汽車荷載可以分成車道荷載與車輛荷載的總和，均布荷載與集中載荷組合成為了車道荷載參數(shù)，該數(shù)據(jù)主要是用來確定橋梁結(jié)構(gòu)計算的參數(shù)，而車輛荷載的作用在于在橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載以及涵洞、橋臺計算中應(yīng)用的。與文獻(xiàn)[3]中所規(guī)定的相同，車輛載荷與車道載荷不能重復(fù)計算。

3)如果二級公路屬于干線公路并且行駛的車輛多為重型載荷車輛時，橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要按照公路—Ⅰ級的汽車荷載參數(shù)；由于四級以上的重型行駛車輛數(shù)量不多，因而，在設(shè)計時其荷載設(shè)計可參考公路—Ⅱ級要求進(jìn)行計算。針對Ⅰ級車道載荷的均勻布置標(biāo)準(zhǔn)而言，其確定值為qk為10.5 kN/m，因此，在計算時當(dāng)橋梁的跨徑為5 m時，那么作用標(biāo)準(zhǔn)值需要設(shè)定為180 kN；而跨徑參數(shù)不小于50 m時，pk的選擇需要按照360 kN要求進(jìn)行；若跨徑處于5 m～50 m之間時，其pk取值需要通過相關(guān)的計算后確定。通過剪力效應(yīng)的計算，pk需要乘以1.2的倍數(shù)。公路—Ⅱ公路在進(jìn)行車道均勻載荷分布計算的是其與集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值通常應(yīng)該按照公路—Ⅰ級的0.75倍的參數(shù)取用。

3 橋梁車輛荷載

3.1 大跨徑橋梁交通情況調(diào)查

通過深入的調(diào)查周邊區(qū)域中的交通運行情況，從數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析中可以發(fā)現(xiàn)，該橋梁的周車輛通常量約為77 400輛/d，交通流量最大值為82 290輛/d，通過數(shù)據(jù)可知，該數(shù)據(jù)和六車道數(shù)據(jù)相比，其運輸量較多。以該地區(qū)的交通調(diào)查數(shù)據(jù)來分析，荷載模型分析車輛數(shù)據(jù)表如表1所示[2]。

從表1中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，右車道上貨車通行量占到了總通行量的60.89%，而中車道、左車道分別占有總通行量的35.72%,10.74%，由此可以發(fā)現(xiàn)，重型載貨車輛基本上都集中在一,六車道上，所以，在進(jìn)行計算的過程中，需要將右車道的荷載數(shù)據(jù)，應(yīng)用在本次研究的模型數(shù)據(jù)中，使其能夠更為透徹分析。

3.2 各類車型車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算

在通過以100年作為設(shè)計基準(zhǔn)周期時間內(nèi)，采用計算公式FT(x)=[F(x)]36 500來進(jìn)行計算，從而可以獲取各個車型的車輛荷載最大限值，也能夠確定該車輛荷載的標(biāo)準(zhǔn)限值，以更好的確定最終的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，以滿足該交通運行量的需要。綜上敘述可知，設(shè)計的基準(zhǔn)周期的效應(yīng)取值，需要按照正態(tài)分布進(jìn)行選擇[3]。

表1 各車道各類車輛比例 %

3.3 大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載模型

從上文中的研究分析中可以發(fā)現(xiàn)，實踐過程中，可以使用均布荷載q1+兩側(cè)均布荷載q2作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對大跨徑的橋梁結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計進(jìn)行計算，從而可以確定兩側(cè)的均布載荷會伴隨著橋梁跨徑尺寸數(shù)據(jù)的增加而不斷的減少，也能夠體現(xiàn)出重車在影響線峰值處多存在的不良影響，這樣可以更加直觀的反映出橋梁的荷載分布，能夠更加精確的進(jìn)行數(shù)據(jù)的計算。

以荷載效應(yīng)等效原理角度出發(fā)，通過相關(guān)的計算后，能夠?qū)Σ煌鐝降某叽缁緟?shù)進(jìn)行確定，具體的取值范圍參考表2。

表2 不同跨徑下主梁車道荷載參數(shù)

4 結(jié)語

在大跨徑橋梁車站設(shè)計荷載過程中，它是一項系統(tǒng)性且繁雜的工作，因此，在工作時必須要結(jié)合實際情況做好相關(guān)的分析研究，對橋梁工程中的不同路段交通情況進(jìn)行分析，以當(dāng)?shù)厮\行的車輛通行量以及車輛載荷為主要的依據(jù)，從而可以確定右車道為最不利效應(yīng)車道，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定中可以了解到車輛荷載的正態(tài)分布，從而能夠精確、精準(zhǔn)的將模擬的參數(shù)確定，唯有如此，才能在設(shè)計過程中保證提交的荷載數(shù)據(jù)滿足實際要求，以達(dá)到橋梁的安全性和穩(wěn)定性指標(biāo)。