重載交通公路橋梁設計中關于車輛載荷的分析

摘 要：公路橋梁設計的最主要依據和技術指標是車輛載荷，車輛載荷的大小直接關系到公路橋梁的實際承載能力和經濟價值。本文主要圍繞重載交通公路橋梁設計前對車輛荷載的調研、重載交通公路橋梁設計時對車輛荷載的分析以及重載車輛荷載的改進分析進行論述，以期為相關研究人員提供參考。

關鍵詞：公路橋梁；車輛載荷；設計

伴隨著我國經濟和交通事業的快速發展，汽車承載的重量逐步增加，使得公路橋梁的承載能力也在不斷提升，尤其是承擔晉煤外運任務的重載交通公路，由于車輛載荷量非常大和超載現象較為嚴重，使得公路橋梁經常出現損壞情況。為了能夠有效解決這些問題，必須加強公路橋梁的科學設計。

1 重載交通公路橋梁設計前對車輛荷載的調研

在進行重載交通公路橋梁設計之前，應該根據相似模擬原則對所選取的公路段進行調查和研究，以此對重載交通公路橋梁車輛荷載的縱向排列情況進行分析和明確。調查過程中必須得到的三個數據分別是：（1）對車輛的類型及其分布情況進行調研，從中確定各種類型分布的比例情況；（2）對不同類型車輛的軸重和軸距進行調查和統計；（3）對公路橋梁車輛荷載的汽車縱向間距進行調查和統計。在縱向間距方面，主要統計載重汽車和普通汽車之間的縱向間距、普通汽車與普通汽車之間的縱向間距。

對于車輛類型分布的比例情況和車輛的軸重和軸距的調查可采用觀察方法進行，對于公路橋梁車輛荷載汽車的縱向間距可以采用攝影法和人工觀測法。如果在對汽車縱向間距進行統計過程中，出現汽車數量過多，無法進行逐個調查，則應該采用采集的方法，對其中不合理的數據進行剔除，然后將其中載重汽車與普通汽車之間的縱向間距、普通汽車與普通汽車之間的縱向間距組成集合。

2 重載交通公路橋梁設計時對車輛荷載的分析

車輛荷載作為公路橋梁設計中的重要技術指標，在重載交通公路橋梁設計過程中必須包含對車輛軸距、車間距、車重和軸重等各方面數據進行分析，因為這些數據對公路橋梁結構都會產生一定的荷載效應，對于車輛荷載對重載交通公路橋梁產生的荷載效應的計算，主要是通過對重載交通公路橋梁中的實際交通調查數據進行分析和計算，從計算數據中得到代表性的汽車荷載類型和車隊縱向排列，這樣便很容易計算出重載交通公路中車輛荷載產生的荷載效應。

按照《公路橋梁設計通用規范》中對不同道路車輛荷載的規定，高速公路的設計載荷為公路1級，這一級的車輛載荷由兩種類型車輛組成，分別是普通汽車和加重汽車，即使在調查過程中會存在其他類型的汽車，但是為了方面起見，在對高速公路汽車車輛荷載進行分析時，將各種類型的汽車都折算成普通汽車和加重汽車對公路橋梁的荷載效應進行分析。

2.1 普通汽車對重載交通公路橋梁設計的荷載效應

車輛荷載折算的基本參數應該采用30m路徑的簡支梁的跨中彎矩作用效應，通過基本參數計算出普通汽車的作用總效應，這時的總效應是995127KN/m，對于每輛車普通車輛產生的作用效應的計算應該將總效應進行平均分配，這時每輛普通汽車產生的作用效應應該是995127/1315=1352KN/m。

在《路橋通規》中，對于公路1級的車輛荷載設計值的計算，一般是按照普通汽車的軸距和軸重中重貨車進行計算的，在30m跨徑的簡支橋梁的作用效應是1352KM/m。

將調查荷載的作用效應與《路橋通規》中的普通汽車的作用效應進行比較分析，兩者質量差別很明顯，這主要是因為隨著人們生活水平的提高，小客車的數量的增長速度已經在很大程度上超過了其他類型的車輛增長速度。所以為了保證計算的方便，在計算普通汽車荷載時應該采用《路橋通規》中規定的兩軸中重貨車的軸距和軸垂直，在普通汽車間距中計算汽車荷載的作用效應。

2.2 加重車對重載交通公路橋梁設計的荷載效應

加重汽車的作用總效應的計算應該與普通汽車的作用總效應的計算如出一轍，都是采用30m跨徑的簡支梁的跨中彎矩作用效應，作為車輛荷載這算的基本參數，這時計算出的作用總效應是1348863KN/m，每輛加重汽車產生的作用效應的計算應該是通過將總效應按照車輛數量進行平均分配，得出的結果應該是1348863/327=4125KN/m。

在《路橋通規》中，對于公路1級的車輛荷載設計值的計算，一般是按照加重車的軸距和軸重中重貨車進行計算的，在30m跨徑的簡支橋梁的作用效應是2949KM/m。

將調查荷載的作用效應與《路橋通規》中的普通汽車的作用效應進行比較分析，兩者質量差別很明顯，這主要是因為重貨車的數量的增長速度已經在很大程度上得到提高，因此，加重車對橋梁作用效應的影響較大。所以為了保證計算的方便，在計算普通汽車荷載時應該采用六軸半拖掛載重汽車的軸距和軸重值來作為加重車的軸距和軸重。

3 重載交通車輛荷載的改進分析

3.1 改進車輛荷載的沖擊系數

在以往的規范中對公路橋梁的沖擊系數的計算主要通過計算公路橋梁的跨徑來決定，在新的《公路橋梁設計通用規范》中將對公路橋梁沖擊系數的計算改為采用結構基頻的方式進行。在以往的規范中，對于沖擊系數的計算主要考慮的是橋梁跨度和材料的因素，卻忽視了橋型、連接方式和截面對動力反應的影響，而在新的規范中之所以采用結構基頻計算沖擊系數是因為基頻是由質量、剛度、阻尼三個方面共同決定，這就使得結構基頻實現了某一方面的統一，因此，無論橋梁的跨度、材料和橋型區別多大，只要擁有固定的基頻，就能夠認為動力的本質沒有發生變化，這樣就能夠在一定程度上保證計算的科學性。

3.2 改進對橋梁的要求

在以往的規范中，橋寬的規定是通過對地形的調查進行的，對于山嶺、平原、丘陵等不同不同地形對橋梁的寬度會有不同的規定。在新的規范中，橋梁的寬度是由設計車速的不同進行分別規定的，設計車速的概念是在現階段才引進的，具有一定的科學和技術含量。在以往的規范中，不同地形的確定和具有的可改造性等都是非常麻煩的，對整個設計過程中來說也是不便利的，甚至會造成各方面的阻礙，而在新的規范中，依照設計車速對橋寬進行設計，由于需要考慮的問題單一，所以整個過程進行起來非常方便，計算也是非常準確的。

3.3 改進車輛荷載的劃分

在新的規范中，以往的規定中的四級汽車車隊荷載進行了廢除，而是也用公路二級和公路一級取而代之，這樣劃分起來對車輛荷載的計算更加方便，在這一車輛荷載等級基礎上，還對以往的車隊荷載布載中存在的麻煩進行改進，引進了車輛荷載和車道荷載，其中車輛荷載是指對局部效應進行計算，車道荷載是指對局部效應進行計算。通過采用這些方式對車輛荷載的作用效應進行計算，可以降低車輛荷載的作用效應計算過程中的繁雜程度，使計算變得更加簡便。

4 結束語

在公路橋梁設計中，車輛荷載特別是重載交通車輛荷載的采用對路橋結構的經濟、適用和安全等影響較大。改革開放之前我國的交通事業發展速度緩慢，在公路上形式的載重車輛的車流量較小，并且軸重較輕。改革開放之后，隨著我國經濟的快速發展和科學技術的高速發展，無論是公路上的載重車輛的車流量還是軸重都大幅度提高，甚至在有些橋段不僅車流量較大，還有一些載重車嚴重超載，導致橋段經常出現堵塞現象，久而久之，公路橋梁的損壞程度越來越嚴重。因此，為了減輕公路橋梁因車輛荷載而造成的損壞，必須對重載交通公路橋梁設計中的車輛荷載進行全面分析。

參考文獻

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