李虎

摘要：城市橋梁主要是指在城區(qū)內(nèi)部的橋梁，其被修建在不同的建筑物基礎(chǔ)上，如天橋、立交橋或者河道上部橋梁等，并根據(jù)使用年限可以將其分為永久性和半永久性天橋形式。而公路橋梁的機構(gòu)體系比較特殊，其主要是以力學(xué)原理所設(shè)計的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其類型包含鋼架橋、懸索橋以及斜拉橋等多 種形式。公路與城市橋梁的建設(shè)不僅對于緩解交通壓力有著極其重要的作用，同時對于改善城市環(huán)境、促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有著極大的意義。

關(guān)鍵詞：城市橋梁;公路橋梁設(shè)計;荷載標(biāo)準(zhǔn);對比

1城市橋梁和公路橋梁的概念

在實際應(yīng)用中，所謂的城市橋梁主要是在城市道路的各個層面上建造 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，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〔模?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城市環(huán)境的美化。

2城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)對比

2.1設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)對比

公路橋梁法規(guī)規(guī)定，車輛荷載和車道荷載可以施加在甲板上，最大 的荷載效應(yīng)是以下因素中的最大條件：設(shè)計串聯(lián)效應(yīng)與設(shè)計車道荷載效應(yīng)相結(jié)合;第 3.6.1.2.2 條規(guī)定的變車軸間距設(shè)計車的作用，結(jié)合設(shè)計車道荷載的影響;在均載情況下，反彎點之間負(fù)彎矩對所有跨度的影響，以及僅在內(nèi)墩上的反應(yīng)，兩輛設(shè)計卡車的前軸與另一輛卡車后橋的間距最小為15000mm，加上設(shè)計車道負(fù)荷的 90%。每輛卡車 14500-N 軸之間的距離應(yīng)為 4300mm。

2.2車輛負(fù)載值的比較

中國橋梁規(guī)范中的車輛重力大于橋梁規(guī)范中的車輛重力。前橋基本相同，中軸與后橋不同，車輪底座是中國橋梁規(guī)范中的一個固定值，車橋軸距在4.3～9m 之間更靈活，裝貨時調(diào)整方便，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài);規(guī)范的軸距相同; 橋梁規(guī)范中輪胎的表面面積大于中國橋梁規(guī)范，橋的規(guī)定對輪胎地面面積 的調(diào)節(jié)更為詳細(xì)。但法規(guī)中沒有具體規(guī)定車輛的尺寸，有些車輛的尺寸是 特殊的，這可能會影響到實際情況。我國多車道橫向折算系數(shù)較為詳細(xì)， AAsHT0 規(guī)范中的折減系數(shù)在車道數(shù)大于 3 時統(tǒng)一為 0.65，當(dāng)車道數(shù)大于 5 時，中國規(guī)范中的折減系數(shù)小于 AAsHT0 規(guī)范，這意味著 AAsHT0 規(guī)范的設(shè)計較為保守;在只有單車道時，AAsHT0 規(guī)范中的折減系數(shù)為 1.2，實際上放大了車輛荷載。

2.3設(shè)計荷載對比的必要性

城市的橋梁設(shè)計是為了縮小城市的空間距離，而且城市的橋梁設(shè)計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)， 既要滿足交通運輸?shù)谋旧硇枨?，也要兼顧其他社會?jīng)濟(jì)個體的發(fā)展要求。公路橋梁的設(shè)計就是要將整個公路橋梁設(shè)計結(jié)構(gòu)和其部分構(gòu)件在制造和運輸、安裝過程中有足夠的強度、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)計提供切實的參考依據(jù)。

3設(shè)計荷載模型分析

3.1有限元分析模式概述

在城市橋梁與公路橋梁的設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)對比中，主要借助有限元分析模型進(jìn)行對比分析。其模型設(shè)計符合 HL-93m 串聯(lián)荷載和 HsN-4 主干線荷載與中國規(guī)范中I、Ⅱ類公路的內(nèi)力，分析了中跨（12.19m）和橋墩頂部（24.38m）的彎矩和剪力荷載效應(yīng)。

3.2二者汽車荷載的相關(guān)研究

一般在城市橋梁和公路橋梁的荷載中，都會采取均勻分布荷載的單一荷載模式進(jìn)行設(shè)計，而這種模式在橋梁建設(shè)期間容易被廣泛應(yīng)用。在長時間的實踐分析中，相關(guān)法規(guī)對于汽車荷載的基本情況和其本身的標(biāo)準(zhǔn)值已經(jīng)有著十分明確的規(guī)定，結(jié)合這些規(guī)定值可以有效分析橋梁荷載的相關(guān)數(shù)值設(shè)計，以此來對城市和公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面對比，得到合理科學(xué)的計算結(jié)果。其次根據(jù)汽車荷載數(shù)值來將計算后的公路與城市橋梁與原來進(jìn)行對比，其對比的步驟為：首先布置合適的試驗場地，將橋梁車道 的數(shù)量、車輛荷載的橫向布置和車道的寬度進(jìn)行規(guī)定。其次根據(jù)城市標(biāo)準(zhǔn)中橋梁加載長度、橋梁設(shè)計跨徑等方面規(guī)定，對于車道數(shù)量、總寬度和橫向布置三者之間關(guān)系進(jìn)行分析。最后得到結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在公路和城市橋梁設(shè)計荷載中，其基本的折減系數(shù)相同。

3.3荷載作用

在中國規(guī)范中，公路 II 類均勻荷載引起的內(nèi)力約為公路Ⅱ類均勻荷載引起的內(nèi)力的 75%。我國規(guī)范中由公路一級車輛荷載和公路Ⅱ類車輛荷載引起的內(nèi)力比設(shè)計串聯(lián)和干線引起的內(nèi)力大，汽車荷載的最大荷載效應(yīng)為設(shè)計串聯(lián)荷載，其內(nèi)力約為中國公路I級的 80% 左右，中國公路二級公路的荷載效應(yīng)高于 AAsHT0 規(guī)范中的設(shè)計干線，AAsHT0 規(guī)范中由設(shè)計干線引起的內(nèi)力跨中約為中國規(guī)范中公路 II 級的 70% 左右，僅中跨彎矩比AAsHT0 規(guī)范的中跨彎矩小。

3.4車道荷載

目前在城市與公路橋梁設(shè)計中，其車道荷載在二者設(shè)計中的形式相同， 即均布荷載，集中力。設(shè)置公路橋梁為I級和Ⅱ級，城市橋梁為城A 與城B， 二者形式的設(shè)計分別對應(yīng)其所采用的橫向分布系數(shù)、車道荷載和縱向折減系數(shù)等取值，這些取值都是相同量，一般用于橋梁總體構(gòu)件的驗算過程中。

3.5汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載。

不同國家的橋梁設(shè)計荷載模型的形式不同，可以大致分為由單個車輛組成的模型和由分布均勻的荷載組成的模型。中國的公路橋梁設(shè)計車輛荷載模型是基于一些國內(nèi)設(shè)備的研究成果和實際工程設(shè)計經(jīng)驗，并采用了國際上先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在與相關(guān)國家標(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)》中指出對于 A 級和 B 級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。這點與《公路 04 規(guī)范》相同。對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。

3.6汽車沖擊力。

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

結(jié)束語

綜上所述，在橋梁設(shè)計過程中，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，如何對作用荷載進(jìn)行準(zhǔn)確的取值，是一個值得重視的問題。公路橋梁設(shè)計和城市橋梁設(shè)計都屬于橋梁設(shè)計，但是兩種橋梁的設(shè)計仍然有所不同。為了更好地理解兩者之間的區(qū)別，設(shè)計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。

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