城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對比分析

馮友成

(銅仁市公路勘察設(shè)計(jì)院)

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐在加快，交通壓力也在隨之增大。緩解交通壓力的有效措施即是修建城市橋梁與公路橋梁。城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)不僅僅可以方便人民群眾的出行，還可以緩解交通壓力，有利于城市化建設(shè)進(jìn)程。城市橋梁與公路橋梁建設(shè)在我國橋梁建設(shè)中占據(jù)著很大的比重，其中兩者都涉及到荷載的問題，公路橋梁的發(fā)展方向日益趨向城市橋梁。

1 城市橋梁與公路橋梁的概念與作用

1.1 城市橋梁

城市橋梁，顧名思義，即為修建于城市之中的橋梁。城市橋梁修建于不同的建筑物基礎(chǔ)之上，包括河道之上的橋梁、道路與道路或者跨越鐵路的立交橋，當(dāng)然還包括在城市隨處可見的人行天橋。根據(jù)使用期限可將城市天橋分為半永久性和永久性天橋，這里所說的城市橋梁是不將涵河、鐵路橋及臨時(shí)性橋包含在內(nèi)的。

1.2 公路橋梁

公路橋梁的結(jié)構(gòu)體系具有獨(dú)特性，其獨(dú)特性主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)體系以物理學(xué)中的力學(xué)為重要原理基礎(chǔ)。公路橋梁類型多種多樣，常見的類型有梁式橋、鋼架橋、拱形橋、懸索橋、斜拉橋等。

1.3 城市橋梁與公路橋梁的作用

在我國，關(guān)于城市橋梁與公路橋梁建設(shè)的規(guī)定是十分明確的。根據(jù)國內(nèi)相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，城市橋梁與公路橋梁必須是穩(wěn)固的、耐用的、穩(wěn)定的、賦有藝術(shù)美感的。所以說如何合理規(guī)劃城市橋梁與公路橋梁直接影響著一個(gè)城市的美好形象。城市橋梁與公路橋梁的合理修建可以對美化城市起到很大的作用，應(yīng)該給予城市橋梁與公路橋梁的設(shè)計(jì)與建設(shè)足夠的重視，在最大程度上發(fā)揮其積極作用，為城市化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

2 城市橋梁與公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)的演變進(jìn)程

2.1 城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)的演變進(jìn)程

1993年10月1日，我國建設(shè)部公布并實(shí)行《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，這是我國城市橋梁建設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的最初規(guī)章。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，我國融入全球的程度日益加深，當(dāng)然這也影響著城市橋梁建設(shè)的設(shè)計(jì)規(guī)范。后來為了能夠使我國的城市橋梁建設(shè)可與國際橋梁規(guī)范直接接軌，我國進(jìn)一步改善了原始的城市橋梁設(shè)計(jì)的荷載方法。經(jīng)過這一改善階段，1998年12月1日，建設(shè)部在此基礎(chǔ)上頒布了《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》，并將其標(biāo)準(zhǔn)賦予了強(qiáng)制性，適用于全國范圍內(nèi)的城市橋梁設(shè)計(jì)。2012年4月1日，建設(shè)部又重新頒布了新的實(shí)施規(guī)范，即《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》，沿用至今。

2.2 公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)的演變進(jìn)程

公路橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在最開始的時(shí)候適用的是與城市橋梁同樣的標(biāo)準(zhǔn)，即1993年10月1日頒布的《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。但隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的增加，城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是存在著很大的不同點(diǎn)，所以在連續(xù)使用《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》十幾年后，我國政府部門于2004年10月1日頒布了新的專屬于公路橋梁的《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，并一直沿用至今。

3 對比分析城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)中的荷載標(biāo)準(zhǔn)

城市橋梁設(shè)計(jì)適用《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》，公路橋梁設(shè)計(jì)適用《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》。雖然城市橋梁與公路橋梁通過兩種獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了規(guī)定，但是設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)無論是對于城市橋梁設(shè)計(jì)還是對于公路橋梁設(shè)計(jì)來說，其作用都是至關(guān)重要的。不同的橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域卻有著共同的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，就是設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 荷載作用在兩部法規(guī)中的不同之處

(1)可變作用中的溫度作用力

橋梁荷載種類可分為偶然性荷載、可變性荷載和永久性荷載三種，這三種類型同時(shí)適用于《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》和《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》。但是，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中公路橋梁荷載對可變作用中的溫度作用力進(jìn)行了進(jìn)一步明確，并且詳細(xì)說明了梯度溫度和均勻溫度所產(chǎn)生的效應(yīng)。另外，為了充分體現(xiàn)公路橋梁荷載的偶然作用，公路橋梁荷載中還增加了汽車撞擊產(chǎn)生的作用。

(2)公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)對城市橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行相關(guān)取消

近年來，我國自然災(zāi)害發(fā)生率逐漸提高，自然災(zāi)害的頻發(fā)對城市有著極大的破壞力，所以在設(shè)計(jì)城市橋梁中加大了對防震功能的設(shè)計(jì)力度，但是在地震力方面這又是極少出現(xiàn)的現(xiàn)象。因此，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中刪除了這方面的內(nèi)容，其對公路橋梁的荷載設(shè)計(jì)起到更合理的約束作用。

3.2 可變作用

(1)汽車沖擊力

在《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》中提出的計(jì)算汽車沖擊力，其以計(jì)算跨徑和沖擊力的反比值為主。但是在《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中，汽車沖擊力則是結(jié)合剛度、跨徑和結(jié)構(gòu)質(zhì)量來綜合計(jì)算。通過計(jì)算汽車沖擊力來對比公路橋梁和城市橋梁，可以看出《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》是更具有全面性和詳細(xì)度，所以說公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載更標(biāo)準(zhǔn)。

(2)汽車荷載

《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》與《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》應(yīng)用的是同一種荷載模式，單一集中加均布荷載，兩部法規(guī)都對汽車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和基本情況進(jìn)行了明確說明，依據(jù)同樣的標(biāo)準(zhǔn)值來對比哪種荷載設(shè)計(jì)更具有合理性，可以得到相對公平和精確的結(jié)果。兩者對比，需要結(jié)合城市標(biāo)準(zhǔn)的加載長度和橋梁跨度的相關(guān)規(guī)定，設(shè)定車道橫向布置、行車道總寬度以及橋梁車道數(shù)目來分析三者之間的關(guān)系，得到公路橋梁和城市橋梁設(shè)計(jì)荷載的近似相同的折減系數(shù)。

(3)人群荷載

《城市橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相比《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，對人群荷載提出了更嚴(yán)格的約束要求，通常確定車輛和行人共同的荷載值為4.5 kPa，而只有行人步行時(shí)在城市橋梁上，其荷載值為5 kPa。可以看出，在城市橋梁上衣單獨(dú)形式出現(xiàn)的行人具有更大的荷載值。所以，為了避免城市橋梁因?yàn)槿巳汉奢d引起內(nèi)力變化，應(yīng)該合理規(guī)劃城市橋梁的跨徑。城市橋梁因起點(diǎn)大于公路橋梁而具有更高的安全性。

(4)汽車制動(dòng)力

我國法律中明確規(guī)定了通過標(biāo)準(zhǔn)值來比較汽車制動(dòng)力，所以公路橋梁與城市橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)對比也是通過汽車制動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行對比。在《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》與《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中對汽車制動(dòng)力的規(guī)定是相同的，但是唯一不同的是，兩部法規(guī)對車道荷載的規(guī)定不一致。

3.3 荷載作用效應(yīng)組合

荷載作用效應(yīng)組合是指在各種橋梁的作用都得到確定后，根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特性、作用有何種特征、橋梁所在位置所處的環(huán)境以及橋梁的施工方法等多種因素來決定如何取舍各種作用和它們同時(shí)作用所產(chǎn)生結(jié)果的可能性。

其實(shí)，各類荷載和組合有著不同的發(fā)生機(jī)率，經(jīng)常發(fā)生的是活載和恒載，其它可變荷載機(jī)率較小，偶然荷載的發(fā)生機(jī)率更小。對于這些機(jī)率很小的荷載，在橋梁建設(shè)中給予它們太多的安全儲(chǔ)備是不必要的。所以為了保證橋梁設(shè)計(jì)的安全，對于不同的荷載組合應(yīng)當(dāng)給予不同的安全儲(chǔ)備。

第一種組合是由永久荷載與基本可變荷載兩種組合而成，這是最簡單也是最原始的組合方式。第二種組合是第一種組合的增加，即第一種組合加入其他因素產(chǎn)生可變荷載。第三種組合同樣是在第一種組合的基礎(chǔ)上加入受漂浮物或者船只作用而產(chǎn)生的荷載，這是一種偶然荷載。第四種組合是產(chǎn)生在橋梁施工階段，其荷載是由材料機(jī)具、手腳架或者自然風(fēng)力、施工人員等產(chǎn)生的作用效應(yīng)組合。第五種組合也是最后一種組合情況，由自然災(zāi)害所帶來的破壞力以及橋梁本身的預(yù)加力、重力等產(chǎn)生的永久性荷載組成，這些荷載結(jié)合在一起，形成了第五種作用效應(yīng)組合。

4 結(jié)束語

改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，綜合國力不斷增強(qiáng)，橋梁建設(shè)也日益成為我國公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重中之重，特別是城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)。橋梁既可以解決特殊地形中面臨的跨水或者越谷等艱難交通問題，又可以為人們的正常出行帶來方便，通過修建橋梁可以大大減輕交通壓力，促進(jìn)城市化發(fā)展進(jìn)程。同時(shí)橋梁亦是城市形象的代表，橋梁的外在美觀度也會(huì)影響整個(gè)城市的風(fēng)貌。城市橋梁與公路橋梁雖然都?xì)w屬于橋梁，但是二者因?yàn)楦鞣N原因存在著很大的區(qū)別。已經(jīng)就二者設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的不同進(jìn)行了詳細(xì)介紹，從不同方面對城市橋梁與公路橋梁做出了詳盡的對比。

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［2］王敬.城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對比［J］.交通建設(shè)與管理，2014，(Z2).

［3］包善發(fā)，陳偉平.城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)對比［J］.中國水運(yùn)(下半月)，2013，(8).

［4］唐興華.議城市橋梁與公路橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)［J］.山西建筑，2014，(21).