基于交通調查下重載交通公路橋梁設計車輛荷載的思考

劉偉偉 李 晴

前言

在設計公路橋梁中，車輛荷載與橋梁結構的安全性、適用性、經濟性具有緊密的關系。由于我國交通行業的起步較晚，重載汽車的數量相對較少，并以兩軸、三軸的車量為主，對于橋梁的影響不明顯。但是，在當前的交通行業中，常常會出現七軸的重載車輛，導致橋梁往往會出現超載的現象，或者路橋堵塞，不僅影響交通的通暢性，還會出現橋梁損壞等嚴重的問題，增加了更多的安全隱患。

1 交通公路中車輛的荷載調查

為了確保公路橋梁設計的合理性，就需要事前對交通公路中車輛的荷載進行全面、詳細的調查。在這一過程中，調查人員需要嚴格依據相似模型的基本原則，選擇最佳的路段，結合相關的資料，對公路橋梁荷載的縱向排列進行分析、推斷。在調查中，需要重點獲取三類不同的數據：①調查車輛的類型、分布，從而計算出不同車輛之間的比例；②調查車輛的軸重、軸距等相對重要的參數；③調查車輛荷載進行調查，掌握汽車縱向間距，主要包括普通汽車之間的縱向間距、載重汽車與普通汽車之間的間距。

一般情況下，在調查第一類、第二類的數據信息時，可以采用實地觀察的方式進行，但是對于第三類數據的調查則應該將攝影法、人工觀測的方式結合起來，便于采集與分析。具體而言，調查汽車縱向間距時，選擇一條恰當的路段，對交通高峰時期的數據進行調查與采集，然后將數據中不合理的數據剔除，最終憑借數據集合的方式進行分析。經過調查能夠發現，在交通行駛的過程中一般不會出現兩輛重載汽車連續出現的情況，所以公路橋梁設計可以忽略這一因素。完成上述工作以后，工作人員便能夠結合P-III（皮爾遜III）型曲線，從而計算出更加精確的汽車縱向間距，從而為后期的設計、施工等工作內容奠定基礎[1]。

2 交通公路中車輛的荷載計算

2.1 主車荷載計算

在計算的過程中，主車荷載的計算方式為：①掌握主車荷載參數的折算，即荷載對30m簡支梁跨的彎矩效應；②對主車的總作用進行計算，從而得出具體的數值；③將主車的總作用進行均分，從而計算出每一輛主車對橋梁的作用，記錄相關的數值結果；④在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中明確規定了，對于I級公路的車輛荷載計算，應該以主車軸重、軸距為主要依據，得出簡支梁的作用效用。

經過實際的計算，將其結果與《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）的相關規定進行比較，得出二者之間的比值，即0.56。產生這一現象原因為：在經濟高速發展的背景下，在所有車輛類型中數量增加最快的是小客車，所以在實際計算的過程中，需要根據《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）的要求，選擇兩軸的重貨車作為主要分析對象，從而保證橋梁設計合理性、科學性。

2.2 加重車荷載計算

對于加重車荷載的計算，其具體的流程為：①掌握加重車荷載參數的折算，即荷載對30m簡支梁跨的彎矩效應；②對加重車的總作用進行計算，從而得出具體的數值；③將加重車的總作用進行均分，從而計算出每一輛加重車對橋梁的作用，記錄相關的數值結果；④在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中，明確規定了I級公路的車輛荷載，30m簡支梁的實際效用數值[2]。

經過實際的計算，將其結果與《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）的相關規定進行比較，得出二者之間的比值，即1.40。產生這一現象原因為：當前我國交通行業中，加重車的數量較多且在不斷增加，車輛的實際載重也隨之增加。所以，這樣的現象直接影響著公路橋梁的設計、結構等。將六軸半拖掛加重車為計算依據，得出30m簡支梁的實際效用數值為4345kN·m，且與調查荷載作用的單位值一致，所以在實際計算中可以將其作為主要對象。

3 重載交通公路的橋梁優化設計

3.1 修訂荷載沖擊系數

在以往的《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）中，對于公路橋梁的荷載沖擊系數基本是根據橋跨徑進行計算、確定的，但是這樣的計算方式已經不能滿足交通行業的發展需求。對此，相關部門對《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）進行了完善，編制了《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015），其中規定將公路橋梁的結構基頻作為基礎，計算車輛的沖擊系數。在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）中規定，影響沖擊系數的主要因素為：公路橋梁的材料、跨度，并沒有將橋梁截面、連接方法、橋梁型號等納入計算的范圍中，影響結果的精準性。經過完善以后，《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中規定，通過基頻計算沖擊系數，而影響基頻的因素包括橋梁剛度、橋梁質量、橋梁阻尼等，進而增強了結果的科學性。

3.2 修訂車輛荷載劃分

與《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）相比，《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中對II級公路的汽車載荷等級進行了調整，同時提高了中小跨境橋梁的車道載荷標準，并修改了車輛載荷的分項系數，增加了汽車疲勞載荷與計算方式。在這一方式的影響下，提高車輛荷載計算的科學性、便捷性，并將車道荷載、車輛的概念引入其中。其中，前者為整體效應計算，而后者則為局部效應計算。結合《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中的相關規定，在計算車量荷載的過程中，更具便利性、簡單性。

3.3 修訂橋寬度的要求

在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）中，對于橋梁寬度的設計，主要考慮當地的地形，如丘陵、山嶺、平原等，也就是說不同的地形需要確定設計不同的橋梁寬度。隨著社會的發展，相關人員已經意識到傳統的計算方式存在一定的缺陷，所以在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中規定，橋梁的實際寬度應該根據車速進行確定、設計。在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）中認為，由于不同的地形十分繁雜，如果采用這樣的方式對公路橋梁的寬度進行計算，就會影響公路橋梁結構的穩定性、安全性，甚至會影響公路橋梁設計的全過程。與之相比，在《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2015）中將車速作為確定公路橋梁寬度的唯一因素，不僅簡化了調查、計算的相關程序，還能夠有效提高計算的質量、效率，能夠在很大程度上提高橋梁結構設計的穩定性。

4 結語

綜上所述，根據對交通公路中車輛荷載的調查，能夠計算公路橋梁的實際荷載，從而為優化橋梁設計提供數據參考。以此為基礎，在橋梁進行優化設計時，對荷載沖擊系數、車輛荷載劃分、橋寬度的要求進行了更加科學的修訂，提高了橋梁設計的科學性，增加橋梁結構的穩定性，為重載交通提供了更加安全的交通環境，減少了重載交通對公路橋梁的影響。

[1]謝海文.重載交通公路橋梁設計中關于車輛荷載[J].黑龍江交通科技，2017，40（07）：131+133.

[2]劉澤戈.公路橋梁車輛荷載效應預測及評估荷載取值研究[D].廣州大學，2016.