文 / 日昇創(chuàng)意景觀規(guī)劃設(shè)計湖北有限公司 陳華軍

緩解超載對橋梁使用的壓力，必須制定城市橋梁和公路橋梁的設(shè)計載荷標(biāo)準(zhǔn)。本文將公路橋梁和城市橋梁的設(shè)計載荷標(biāo)準(zhǔn)，放在車道載荷、車輛載荷、汽車沖擊載荷、人群載荷和組合載荷類型下進行對比分析，就城市建設(shè)和公路設(shè)計中的相關(guān)問題提出考說，以供業(yè)界參考。

引言

近年來，隨著城市擴張和城市建設(shè)，城市交通負(fù)荷急劇增長。超載卡車帶來的交通量增加會加速城市橋梁的退化，甚至可能導(dǎo)致橋梁倒塌，實施車輛、人員重量限制是解決這一問題的有效且實用的方法。因此，本文針對不同載荷類型，對公路橋梁和城市橋梁的載荷標(biāo)準(zhǔn)進行對比分析，以期為不同類型橋梁的抗震設(shè)計提供參考。

公路和城市橋梁設(shè)計載荷發(fā)展對比

設(shè)計載荷的必要性

城市橋梁與公路橋梁在設(shè)計荷載上存在一定差異。比較兩者的荷載標(biāo)準(zhǔn)，可以有效避免設(shè)計上的混亂，選擇的荷載標(biāo)準(zhǔn)符合相應(yīng)的要求。只有這樣，才能保證橋梁結(jié)構(gòu)的承載力、穩(wěn)定性和耐久性，最終充分保證橋梁的質(zhì)量。

設(shè)計載荷標(biāo)準(zhǔn)變革

城市橋梁設(shè)計規(guī)范起步相對較晚，最早的城市橋梁設(shè)計規(guī)范《城市橋梁設(shè)計準(zhǔn)則》（CJJ11-93）在我國誕生于1993年，城市的快速發(fā)展要求設(shè)計規(guī)范不斷的更新?lián)Q代，在1998年發(fā)布了《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ7 7-98），城市橋梁的設(shè)計也變得更加標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化。之后，又在2011年、2019年更新了城市橋梁設(shè)計規(guī)范，更新為《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ11-2011）、《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ11-2011），2019年設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)沿用至今。

公路和城市橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對比

汽車載荷

一般計算車輛載荷時，都會將車輛載荷看做均勻分布設(shè)計，這種模式在橋梁設(shè)計中同樣適用。長久以來，已經(jīng)有相關(guān)的法律法規(guī)對車輛載荷的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計和限定，結(jié)合這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值科技對橋梁設(shè)計有效的進行相關(guān)的數(shù)值設(shè)計，在通過不同類型的橋梁設(shè)計載荷對比分析，得到合理科學(xué)的數(shù)值結(jié)果。

根據(jù)汽車載荷的數(shù)值制定不同類型橋梁的載荷標(biāo)準(zhǔn)的步驟為：首先根據(jù)車輛數(shù)量，車輛載荷的橫向布置設(shè)計橋梁的寬度；其次根據(jù)橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)限定車道數(shù)量、寬度；最后得到結(jié)果進行對比分析，發(fā)現(xiàn)折減系數(shù)相同，具體見表1。

車道載荷

車道載荷是橋梁載荷分析中最基本的類型，車道載荷在公路橋梁和城市橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的模式相同，同時為均布載荷+集中力，可以將公路分為Ⅰ、Ⅱ級，城市分為A、B級，如圖1所示，分別取相同的車道載荷、橫向、縱向分布系數(shù)與折減系數(shù)，用于計算橋梁的總體構(gòu)架。

車輛載荷

在公路橋梁和城市橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中車輛載荷有較大的差異，本研究中公路橋梁設(shè)計采用55噸的五軸車，在城市橋梁設(shè)計采用70噸的五軸車，兩種類型的參數(shù)對比如表2。車輛載荷的主要標(biāo)準(zhǔn)集中在局部構(gòu)建設(shè)計，如橫梁、涵洞等，重點在于提升城市載荷標(biāo)準(zhǔn)。

汽車載荷沖擊力

汽車對橋梁的沖擊也是橋梁載荷的標(biāo)準(zhǔn)之一，必須要綜合考慮橋梁結(jié)構(gòu)、剛度、跨徑等影響因素。在計算城市汽車載荷沖擊力標(biāo)準(zhǔn)時，要同時考慮到汽車載荷沖擊力標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)相關(guān)汽車載荷標(biāo)準(zhǔn)完善汽車沖擊力的橋梁載荷標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合橋梁本身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度和跨度，結(jié)合沖擊力與跨度的反比計算值，對車輛沖擊荷載進行計算分析，進而將公路橋和城市橋梁的設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)與計算出的車輛沖擊力進行對比，如表3所示。

由表3可知，公路橋梁的沖擊系數(shù)明顯高于城市橋梁，在小跨度上差異相對較大。實現(xiàn)大跨度設(shè)計時，不同類型的價值逐漸逼近。

人群載荷

當(dāng)面對北京、上海等特大人口城市時，不僅要考慮汽車載荷對橋梁的作用設(shè)計，還要考慮到人群對于城市橋梁的作用力，尤其是在過街天橋、跨河道橋梁等主要用于人群行走的橋梁，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中有對于與人群行走載荷的規(guī)定，當(dāng)人群在橋梁上行走時產(chǎn)生的載荷值為5kpa，人群和汽車同時作用時為4.5kpa，具體如表4。

公式計算上，人群荷載的計算公式仍沿用《城市橋梁設(shè)計準(zhǔn)則》（CJJ11-93）規(guī)定，梁、桁架、拱以及其它跨度較大結(jié)構(gòu)的人群荷載根據(jù)加載長度L 、人行道寬度Wp計算，具體如下：

當(dāng)長度小于20m時：

當(dāng)長度大于20時小于100m時：

在公路橋梁計算中，主要考慮的是汽車載荷對橋梁載荷設(shè)計的影響，人群載荷對公路橋梁的影響采用公路橋梁載荷中的標(biāo)準(zhǔn)值計算。當(dāng)人群密集或同時通過非機動車時采用公路橋梁載荷標(biāo)準(zhǔn)值中的1.15倍計算。

組合載荷

當(dāng)同時有車道、車輛、沖擊力及人群載荷存在時，需要對橋梁載荷設(shè)計重新計算，主要是通過線性組合及線性加和來計算橋梁載荷，主要參考《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》進行計算，公路載荷和橋梁載荷的不同載荷的組合模式最主要的區(qū)別就是安全系數(shù)的不同，需要在大量的數(shù)據(jù)實驗之后來加以確定不同類型橋梁的組合設(shè)計載荷，同時要給予實驗驗證，保證橋梁設(shè)計的安全性。

結(jié)語

綜上所述，不同類型的橋梁在不同載荷模式下的載荷標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，在橋梁載荷的設(shè)計中應(yīng)充分考慮車道載荷、車輛載荷、汽車沖擊載荷、人群載荷、及組合模式下的載荷幾種情況下的橋梁載荷設(shè)計，根據(jù)具體的實際情況選取不同的設(shè)計方案，綜合計算公路和城市橋梁載荷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。