公路橋梁設計荷載及其組合研究

薛瑞

【摘要】在社會主義市場經濟快速發展的大環境下，我國城市規模不斷擴大，公路橋梁建設規模也越來越大。公路橋梁在城市的發展建設過程中發揮著至關重要的作用，橋梁工程是公路工程的中心環節，而車輛的荷載對公路橋梁的質量有直接影響作用。要想提高公路橋梁結構的安全性和實用性，公路橋梁施工企業必須結合實際發展狀況不斷強化公路橋梁設計荷載極其組合方式。近幾年，我國運輸行業和汽車工業取得了飛速的發展，車輛超載現象越來越嚴重。筆者結合多年工作經驗，從我國公路橋梁荷載標準研究現狀著手，對其基本組合分項系數取值方法做了簡單介紹。

【關鍵詞】公路橋梁；荷載；組合；方法

伴隨著經濟的發展，我國交通運輸事業和汽車行業取得飛速發展，交通運輸模式也隨之發生了較大轉變。進入二十一世紀以來，我國交通車輛數量逐年上升，與交通運輸相關的法律政策也在逐漸完善，這使公路橋梁的車輛荷載發生了翻天覆地的變化。為提高公路橋梁的整體運行水平，施工企業必須結合公路橋梁運行的實際狀況不斷強化公路橋梁設計荷載極其組合方法研究，為解促進我國交通運輸的快速發展提供動力保障。在實際施工建設過程中，公路橋梁設計荷載極其組合方法受諸多因素的影響仍存在較多問題，如何解決其中存在的問題是提高我國公路橋梁整體質量的重要手段。

一、我國公路橋梁荷載標準研究現狀

在漫長的發展建設過程中，我國公路橋梁規范發生了翻天覆地的變化。2004年，我國結合公路橋梁發展的實際狀況，采用車道荷載模式取代了傳統的車隊荷載模式，在實際發展過程中，設計人員通過二者之間精細地比較，提出了均布荷載和集中荷載兩種有效的公路橋梁荷載標準值。重新提出的公路橋梁標準十分注重驗算荷載標準的作用，該方法在提高我國公路橋梁結構荷載應用水平的同時，還滿足了我國今后很長一段時間內公路橋梁發展的實際需求。公路橋梁荷載標準中絕大部分參數的確定以常用的優化法為主要來源，這種確定方法在實際發展中存在較多問題，常見的問題有設計方法不合理、施工管理不健全以及結構養護不完善等。

二、公路橋梁設計荷載的基本理論

（一）隨機理論

隨機理論是公路橋梁設計荷載中的重要理論之一。隨機理論主要運用于數學研究，以研究過程中時間和規律的隨機變化為主要依據，可以將其定義為：集合T中包含著t元素，X是與t元素有關的隨機函數，也就是說Xt是關于隨機變量t的隨機函數。

（二）車輛荷載效應標準值基本理論

車輛荷載效應標準值基本理論通常由兩部分內容共同組成，一部分是基準期，另一部分是重現期內核荷載標準值。基準期是車輛荷載效應標準值基本理論分析過程中最常用的使用方法，是指公路橋梁設計過程中，橋梁結構和使用壽命的變化情況，結合公路橋梁和設計荷載過程中的各種影響因素計算出準確的工程可靠度。車輛荷載效應的標準值在我國公路橋梁設計荷載計算過程中以基準期的計算數據、最高效率和車輛荷載效應的標準值為主要依據，只有明確以上參數才能清楚地計算出公路橋梁設計的車輛荷載標準值。

（三）車輛荷載效應標準值的計算理論

車輛荷載效應標準值的計算理論由影響線的計算和橫向分布系數的計算兩部內容組成。在建筑工程力學結構的相關知識點中，影響線在實際數值計算中發揮著至關重要的作用，通常情況下，公路橋梁以影響線為依據畫出相關的散值點。在20世紀三十年代，國際上很多專家對公路橋梁的空間設計計算理論進行了深入研究，最后使復雜空間計算變成了平面計算問題。

公路橋梁設計荷載的基本理論還包括車輛離心力的相關研究理論以及工程結構重要性數據校準理論等，以上理論均在公路橋梁設計荷載及組合方法的應用中發揮著至關重要的作用。

三、公路橋梁荷載基本組合分項系數取值方法

要想明確公路橋梁荷載基本組合分項系數取值方法，必須明確我國公路橋梁荷載標準研究現狀和公路橋梁設計荷載的基本理論。筆者結合多年工作經驗，對公路橋梁荷載基本組合分項系數取值方法做了以下總結介紹。

（一）我國車輛離心力的取值方法

以我國公路橋梁設計規范為主要依據，要想提高公路彎橋結構設計計算數據的準確性，計算工作人員可以將離心力作為可變荷載進行計算。也就是說，在公路彎橋的曲線半徑小于250m時，必須計算離心力的作用，該計算過程必須明確設計速度、曲線半徑等參數，才能計算出準確的離心力系數。如果需要計算多車道橋梁汽車荷載的離心力，荷載標準值必須在相關規范標準內進行橫向折減。眾所周知，我國相關規定要求公路橋梁離心力的著力點應該在橋面以上1.2m左右的位置，在計算離心力時，為了方便起見，常將離心力的著力點定位在橋面上。下表1是我國規定的不同區縣半徑與車速其離心力的標準值。

從表1中可以明顯看出，如果行車的速度保持一致，離心力的數值隨著曲線半徑的縮小而擴大；如果曲線半徑一致，離心力的數值隨著車速度的減小而減??；如果車速不斷增加，離心力隨著曲線半徑的縮小而減小；當車速逐漸變小時，離心力隨著曲線半徑的縮小而增加。

（二）車輛荷載效應

公路橋梁車輛荷載效應是指實際統計測量的車輛統計數據上的車輛荷載效應。要計算橋梁工程彎曲曲率半徑與力矩的組合值，還必須明確兩個路段的相關數據。在計算出組合效應數值和規范標準值后，計算人員可以通過其比值計算出不同情況下的統計參數數值，該數值被稱為統計對象。

（三）組合箱梁荷載效應

在實際發展建設過程中，不同國家對公路橋梁荷載的要求存在較大的差異。據相關調查結果顯示，英國所使用的公路橋梁荷載標準值的彎曲半徑最大，其數值是我國公路橋梁荷載效應數值的0.5倍左右。在明確公路橋梁荷載效應值與橋梁跨徑之間的關系后，還應該根據公路橋梁結構的實際特點計算相關影響因素并確定其取值。

（四）實測數據車輛離心力的標準值

公路橋梁設計荷載工作人員以一周時間為標準，在該時間段內對各時段的交通流量、各個車道的實際流量以及交通流量分布狀況和車頭時距等進行了有效的對比，結合對比數據編制了相關的車輛離心力的隨機車流計算程序。實測數據車輛離心力的標準值要求計算人員以車輛測量統計結果為依據，結合隨機車流產生程序和車輛離心力計算程序，可以得到不同狀態下車輛離心力的標準值。

結束語

總之，公路橋梁設計荷載極其組合方法在公路橋梁施工建設過程中發揮著至關重要的作用。公路橋梁施工企業應該在明確我國公路橋梁荷載標準研究現狀的前提下，了解我國公路橋梁設計荷載的相關理論，從多方面著手，確定公路橋梁荷載基本組合分項系數取值方法，為提高我國公路橋梁的整體質量打下堅實的基礎。

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