橋梁設計常見荷載問題及處理措施

趙文煜

摘 要：當社會經濟快速發展時，交通數量、交通密度以及車輛荷載等越來越大。在公路橋梁設計的總體設計中，中小跨徑橋梁占據相當大的比例。健全中小跨徑橋梁的設計，對于橋梁設計使用功能的強化具有十分重要的意義。出于提升交通效率和保障交通安全的考量，對橋梁開展科學化設計具有相當關鍵的意義。文章站在橋梁設計現狀的視角，對橋梁設計過程中存在的問題予以深入剖析，并在此基礎上，提出了橋梁設計問題的應對措施，盡最大可能確定最科學的橋梁荷載范疇，保障橋梁設計使用的安全。

關鍵詞：橋梁設計；橋梁荷載；問題分析；措施應對

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.117

在很長一段時間內，人們理所當然的將所有引發結構反應的因素都叫做“荷載”，這是非常不科學的。以性質為標準，將引發結構反應的因素加以歸類：一是作用在結構上的外力，例如自重、機械以及人群等。這些因素是直接在結構上形成力的作用，可以用“荷載”來統稱概括；二是并非直接在結構上形成力的作用，而是結構所處的環境因素和自身因素所間接引發的效應，例如地震、溫度變化以及混凝土的徐變和收縮等，這類因素只能用“作用”來統稱概括[1-2]。

1 橋梁設計的荷載標準

在實際工程設計中，經常存在內容混淆不易區分荷載的現象，需要依照相關要求開展合理的判斷。以《城市橋梁設計荷載標準》（CJJ 11-2011）里的汽車荷載模式為例，城一B、城一A級都選擇單一集中荷載加均不荷載方式進行計算，此模式同《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60―2015）里的要求相吻合[3]。然而在實際操作過程中，當橋梁跨徑處于20米不銜接的狀況時，城一A車道在連續彎梁的荷載計算方面會形成顯著影響，具體為計算支點的反力、水平力、扭矩之后的取值。當選擇好荷載模式后，應當對荷載執行相應的折算，對確切的城級的荷載標準進行推求。荷載不銜接在分片部位簡支梁上的作用較小，但是會對連續彎梁和整體截面形成顯著影響。同橋梁上部荷載比值相比，加載的總長度同車道荷載取值呈現出十分緊密的內在關聯性，極有可能造成橋梁下部荷載幅值呈現出顯著的上升效果，此結果與下部的安全度大于上部的安全度這一原則相符合。

2 橋梁設計的汽車荷載問題

在橋梁荷載設計環節，可變荷載當中重要性最高的構成因素即為汽車荷載[4]。汽車荷載涵蓋車輛荷載和車道荷載兩部分，可以被劃分成公路Ⅰ級和公路Ⅱ級兩類，其中車道荷載涵蓋均布荷載和集中荷載兩部分。車道荷載是在橋梁結構整體性計算過程中發揮作用的，例如主桁架、主梁以及主拱等結構的計算。在此過程中，有一個重要原則：車道荷載和車輛荷載二者共同形成效果絕不能疊加。集中荷載的標準值單純的對相應影響線的峰值具有某種作用，而車道荷載的均布荷載標準值需要在同號影響線上布滿，讓結構盡可能暴露出最不利效應點。在確定橫向布置的車道荷載數值以及車輛荷載的最大車道數值時，一定要嚴格依照設計規定的要求，確保設計數值必須不超過規定所限制的車道數界限。當出現超過2道橫向車道數量的問題時，需要將布置車道數計算后的數值乘以橫向折減系數，如果最終數值小于2道車輛的計算結果，則最終應選擇2車道。除此之外，需要將縱向折減在長跨橋梁上形成的汽車荷載納入考量。當連續結構為多跨時，需要以最大跨徑在整個結構上形成的汽車荷載加縱向折減后的結果進行計算。

3 橋梁設計的人群荷載

橋梁設計當中的人群荷載，應當在人行道凈寬度內做橫向布置，而縱向需要施加在區段里的可以讓主梁形成最不利荷載效應的點。人行橋梁的專用人群荷載標準值為3.5kN/m2。依據橋梁計算跨徑實際取值的不同，人群荷載標準值也會隨之變化，應當依照現實狀況因事而定。

4 車道荷載集中力取值的問題分析

沖擊作用會對橋梁荷載形成巨大作用，橋梁結構、橋梁的跨度、橋梁的線路以及車輛類型等因素，都會在沖擊力數值方面形成相當顯著的影響。在沖擊力涵蓋豎向荷載時，需要將靜荷載乘以沖擊系數的結果作為最終取值。一般來說，橋梁跨中位置的周邊是動位移最大的地方，但是對橋梁的振動頻率并不會形成過于明顯的影響。橋面的起伏是引發橋梁出現震動的內在因素，當橋面狀況每況愈下，就增加了橋梁的震動幅度。當橋面情況越來越差時，橋梁的動力系數呈現出非線性增加現象，且表現出顯著的幅度增加。所以，當計算沖擊力時，切不可僅僅套用公式得出數據，而需要將全部因素納入考慮，綜合分析之后予以計算，繼而得到準確的、切實的方案效果。

5 針對橋梁設計中的荷載問題進行應對

首先，絕大多數的城市都是跨度小于50米的中小型跨度橋，荷載呈現出連續性，應當依照《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60―2015）的具體要求，即依據荷載5～50 m跨度的內插開展荷載計算。其次，出于方便計算的考量，應當選擇集中荷載組合及均布荷載模式進行荷載計算，這是荷載設計的最優性選擇。

再次，依照橋梁方案的特殊性要求，在設計環節需要依照橋梁屬性的特殊差異確定最適合的規范加以執行。

6 結語

在公路橋梁的所有方案計劃中，中小跨徑橋梁的方案數占據相當顯著的比例。不斷優化中小跨徑橋梁的方案計劃，對于橋梁設計使用功能的強化具有十分重要的意義。在確定橋梁的荷載數值時，需要以現實需求為基礎，對各方面因素進行綜合考量。在實際操作過程中，對潛在沖擊作用和車輛荷載予以全面的考量，并將人群荷載納入整體因素考量體系，依照工程的具體情況展現，方案設計工作者需要對設計過程中的重點難點加以有效分析、正確認識以及科學應對，確定匹配的、合適的荷載規范。在開展橋梁設計的整個環節中，需要依據科學的規范開展，盡最大可能的確定最科學的荷載范疇，保障橋梁工程切實做到“結構安全、使用舒適、經濟合理、施工方便、易于養護維修、與環境協調”的整體性功能。

參考文獻：

[1]張英新.城市橋梁與公路橋梁設計載荷標準對比與思考[J].山東工業技術，2019（02）：122.

[2]張永娟.道路橋梁設計的現狀與改善措施探析[J].綠色環保建材，2018（12）：122+124.

[3]倪成文.橋梁設計常見荷載問題及處理措施[J].居舍，2018（35）：

100.

[4]李建華.道路橋梁設計的現狀與改善措施研究[J].交通世界，2018

（33）：132-133.