韓富強(qiáng)

(同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 山東濟(jì)南 250000)

1 城市橋梁和公路橋梁的概念

在實(shí)際應(yīng)用中，所謂的城市橋梁主要是在城市道路的各個(gè)層面上建造的橋梁，包括永久性橋和半永久性橋，但是其中一些臨時(shí)橋梁，鐵路橋梁和涵洞不屬于城市橋梁的建設(shè)范圍。公路橋梁，即橫跨河流，港口，湖泊，水庫(kù)，灌溉渠和其他水域，高差高的深谷或穿越其他交通路線的高速公路，以保持交通順暢而修建的橋梁。公路橋梁是在各級(jí)公路上建造的橋梁。公路橋梁與城市橋梁有很大不同，公路橋梁的要求是根據(jù)公路的使用情況、性質(zhì)和未來發(fā)展的需要，按照適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則進(jìn)行修建。城市橋梁的建設(shè)應(yīng)遵循安全，適用，經(jīng)濟(jì)，美觀和環(huán)保的原則，適應(yīng)當(dāng)?shù)木偷厝〔?，并便于施工和維護(hù)。 此外，城市橋梁建筑還應(yīng)符合城市規(guī)劃的要求，并應(yīng)與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。兩者雖然不同但功能又極其相似，因此相關(guān)規(guī)定已明確的指出，對(duì)于兩種橋梁的建設(shè)必須穩(wěn)定，耐用且具有藝術(shù)觀賞性，以方便人們旅行和對(duì)城市環(huán)境的美化。

2 橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的發(fā)展

2.1 城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

中國(guó)第一個(gè)城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是1993年發(fā)布的CJJ11-93 《城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》。隨著時(shí)間的推移及社會(huì)的發(fā)展，該標(biāo)準(zhǔn)限制了當(dāng)時(shí)的城市橋梁設(shè)計(jì)的發(fā)展，為了滿足經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需求并更好地與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，建設(shè)部于1998年發(fā)布了新的CJJ77-98 《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)城市橋梁行業(yè)中是強(qiáng)制性的，直到2008年10月1日。隨著近些年城市現(xiàn)代化的發(fā)展，城市汽車擁有量極大發(fā)展，而城市橋梁的使用壽命在很大程度上取決于城市汽車的數(shù)量和載荷。為響應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，2012年，建設(shè)部重新發(fā)布了CJJ11-2011《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》。且該規(guī)定實(shí)施從2012年4月1日起生效。

2.2 公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

中華人民共和國(guó)成立以來，中國(guó)交通運(yùn)輸部對(duì)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了三次修訂，并根據(jù)實(shí)際交通情況對(duì)橋梁的車輛設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了四次修訂。公路橋梁的當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)范為JTG D60-2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，該規(guī)范于2004年10月1日生效。新規(guī)范根據(jù)一些國(guó)內(nèi)單位的研究成果和實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，放棄現(xiàn)有的公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范模型，將車輛載荷標(biāo)準(zhǔn)除以計(jì)算出的載荷，檢查載荷傳統(tǒng)模式，采用國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使中國(guó)的公路橋梁載荷能夠與其他國(guó)家的公路橋梁載荷一致。

3 城市橋梁和公路橋梁設(shè)計(jì)荷載對(duì)比

3.1 設(shè)計(jì)荷載對(duì)比的必要性

城市的橋梁設(shè)計(jì)是為了縮小城市的空間距離，而且城市的橋梁設(shè)計(jì)既要有足夠的承載和泄洪能力，還要兼顧當(dāng)前和以后的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)，既要滿足交通運(yùn)輸?shù)谋旧硇枨螅惨骖櫰渌鐣?huì)經(jīng)濟(jì)個(gè)體的發(fā)展要求。公路橋梁的設(shè)計(jì)就是要將整個(gè)公路橋梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和其部分構(gòu)件在制造和運(yùn)輸、安裝過程中有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性。因此分析城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的差異性，可以為更多的城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)提供切實(shí)的參考依據(jù)。

3.2 設(shè)計(jì)荷載對(duì)比

（1）荷載作用分類。

CJJ11-2011《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》將橋梁汽車荷載分為兩個(gè)等級(jí)，即城―A級(jí)和城―B級(jí)。規(guī)范規(guī)定:汽車荷載應(yīng)由車道荷載和車輛荷載組成，而車道荷載又由均布荷載與集中荷載組成；車道荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算，車輛荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、橋臺(tái)和擋土墻壓力等的計(jì)算，且兩種荷載的作用不得疊加；除可變作用中的汽車荷載與人群荷載外，作用與作用效應(yīng)組合均應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTGD60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

JTG D60-2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》將橋梁作用(作用在橋梁上的集中力與分布力或引起橋梁其他變形或約束變形的原因)分為永久作用、可變作用和偶然作用三類。永久作用包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加力及土的重力等，可變作用包括汽車荷載、人群荷載及汽車沖擊力等，而地震作用及汽車撞擊等偶然出現(xiàn)的作用則歸類為偶然作用。具體設(shè)計(jì)時(shí)，永久作用采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；可變作用根據(jù)橋梁的不同極限狀態(tài)可取標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值為其代表值；而偶然作用的代表值則根據(jù)調(diào)查、試驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)加以確定。

規(guī)范中將橋梁汽車荷載分為公路―Ⅰ級(jí)和公路―Ⅱ級(jí)兩個(gè)等級(jí)，前者基本相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)汽車―超20 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)荷載，而后者則相當(dāng)于汽車―20 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)荷載。該規(guī)范指出，車輛荷載包括車道荷載和車輛荷載，車道載荷包括均勻分布的荷載和集中荷載。橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載壓力的計(jì)算應(yīng)使用車輛荷載，并且不應(yīng)與車道荷載和車輛荷載重疊。

（2）汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載。

不同國(guó)家的橋梁設(shè)計(jì)荷載模型的形式不同，可以大致分為由單個(gè)車輛組成的模型和由分布均勻的荷載組成的模型。中國(guó)的公路橋梁設(shè)計(jì)車輛荷載模型是基于一些國(guó)內(nèi)設(shè)備的研究成果和實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并采用了國(guó)際上先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在與相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較和調(diào)整之后，確定當(dāng)前的車道負(fù)荷模式和取值。

在荷載模式的制定方面，《城市98標(biāo)準(zhǔn)》中指出對(duì)于A級(jí)和B級(jí)車道在城市使用均勻分布的荷載和單一集中荷載（彎矩和剪力的不同值）的組合。這點(diǎn)與《公路04規(guī)范》相同。對(duì)于汽車荷載的基本條件，以更直觀地說明這三者之間的關(guān)系。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的車輛載荷適用于150m以下的城市橋梁結(jié)構(gòu)。汽車載荷可分為車輛載荷和車道載荷。行車道板是根據(jù)車輛荷載計(jì)算的。計(jì)算橋梁的結(jié)構(gòu)時(shí)，不應(yīng)使車輛載荷和車道載荷的作用重疊。

當(dāng)前城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)對(duì)要求單一集中載荷+均勻載荷的載荷模式有特定要求，與《公路橋梁荷載試驗(yàn)規(guī)程》（JTG TJ21-01-2015）相同。

（3）汽車沖擊力。

關(guān)于汽車沖擊力的計(jì)算《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》中所提出以沖擊力與計(jì)算跨徑的反比值為主，而在《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中提出的汽車沖擊力計(jì)算方法是結(jié)合結(jié)構(gòu)質(zhì)量、跨徑和剛度進(jìn)行合理的計(jì)算。從汽車沖擊力來對(duì)比，城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載計(jì)算方式并不相同，其中《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中汽車沖擊力的計(jì)算方法更加全面和詳細(xì)，設(shè)計(jì)荷載更為標(biāo)準(zhǔn)。

（4）人群荷載。

在《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載規(guī)范》中，對(duì)于人群荷載有更為詳盡的約束，確定僅有行人步行作用于城市橋梁上行人的荷載值為5kPa，行人和車輛共同在城市橋梁上的荷載值為4.5kPa?？梢?，單獨(dú)形式在橋梁上的行人荷載值更大。為避免人群荷載引起城市橋梁的內(nèi)力變化，應(yīng)在進(jìn)行城市橋梁設(shè)計(jì)時(shí)合理規(guī)劃其跨徑。由于城市公路橋梁的起點(diǎn)明顯大于公路橋梁，城市橋梁明顯較公路橋梁安全。

4 結(jié)語(yǔ)

在橋梁設(shè)計(jì)過程中，荷載標(biāo)準(zhǔn)直接決定著橋梁的安全性、耐久性以及經(jīng)濟(jì)性。因此，如何對(duì)作用荷載進(jìn)行準(zhǔn)確的取值，是一個(gè)值得重視的問題。公路橋梁設(shè)計(jì)和城市橋梁設(shè)計(jì)都屬于橋梁設(shè)計(jì)，但是兩種橋梁的設(shè)計(jì)仍然有所不同。為了更好地理解兩者之間的區(qū)別，設(shè)計(jì)人員仍然需要研究二者的相關(guān)規(guī)定并進(jìn)行比較，并互相借鑒。以符合建筑橋梁的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的要求。