城市橋梁與公路橋梁設計荷載標準對比分析

文 / 日昇創意景觀規劃設計湖北有限公司 陳華軍

緩解超載對橋梁使用的壓力，必須制定城市橋梁和公路橋梁的設計載荷標準。本文將公路橋梁和城市橋梁的設計載荷標準，放在車道載荷、車輛載荷、汽車沖擊載荷、人群載荷和組合載荷類型下進行對比分析，就城市建設和公路設計中的相關問題提出考說，以供業界參考。

引言

近年來，隨著城市擴張和城市建設，城市交通負荷急劇增長。超載卡車帶來的交通量增加會加速城市橋梁的退化，甚至可能導致橋梁倒塌，實施車輛、人員重量限制是解決這一問題的有效且實用的方法。因此，本文針對不同載荷類型，對公路橋梁和城市橋梁的載荷標準進行對比分析，以期為不同類型橋梁的抗震設計提供參考。

公路和城市橋梁設計載荷發展對比

設計載荷的必要性

城市橋梁與公路橋梁在設計荷載上存在一定差異。比較兩者的荷載標準，可以有效避免設計上的混亂，選擇的荷載標準符合相應的要求。只有這樣，才能保證橋梁結構的承載力、穩定性和耐久性，最終充分保證橋梁的質量。

設計載荷標準變革

城市橋梁設計規范起步相對較晚，最早的城市橋梁設計規范《城市橋梁設計準則》（CJJ11-93）在我國誕生于1993年，城市的快速發展要求設計規范不斷的更新換代，在1998年發布了《城市橋梁設計荷載標準》（CJJ7 7-98），城市橋梁的設計也變得更加標準化、現代化。之后，又在2011年、2019年更新了城市橋梁設計規范，更新為《城市橋梁設計規范》（CJJ11-2011）、《城市橋梁設計規范》（CJJ11-2011），2019年設計標準沿用至今。

公路和城市橋梁設計標準對比

汽車載荷

一般計算車輛載荷時，都會將車輛載荷看做均勻分布設計，這種模式在橋梁設計中同樣適用。長久以來，已經有相關的法律法規對車輛載荷的標準進行設計和限定，結合這些標準數值科技對橋梁設計有效的進行相關的數值設計，在通過不同類型的橋梁設計載荷對比分析，得到合理科學的數值結果。

根據汽車載荷的數值制定不同類型橋梁的載荷標準的步驟為：首先根據車輛數量，車輛載荷的橫向布置設計橋梁的寬度；其次根據橋梁設計標準限定車道數量、寬度；最后得到結果進行對比分析，發現折減系數相同，具體見表1。

車道載荷

車道載荷是橋梁載荷分析中最基本的類型，車道載荷在公路橋梁和城市橋梁設計標準中的模式相同，同時為均布載荷+集中力，可以將公路分為Ⅰ、Ⅱ級，城市分為A、B級，如圖1所示，分別取相同的車道載荷、橫向、縱向分布系數與折減系數，用于計算橋梁的總體構架。

車輛載荷

在公路橋梁和城市橋梁設計標準中車輛載荷有較大的差異，本研究中公路橋梁設計采用55噸的五軸車，在城市橋梁設計采用70噸的五軸車，兩種類型的參數對比如表2。車輛載荷的主要標準集中在局部構建設計，如橫梁、涵洞等，重點在于提升城市載荷標準。

汽車載荷沖擊力

汽車對橋梁的沖擊也是橋梁載荷的標準之一，必須要綜合考慮橋梁結構、剛度、跨徑等影響因素。在計算城市汽車載荷沖擊力標準時，要同時考慮到汽車載荷沖擊力標準，根據相關汽車載荷標準完善汽車沖擊力的橋梁載荷標準。本文結合橋梁本身的結構質量、剛度和跨度，結合沖擊力與跨度的反比計算值，對車輛沖擊荷載進行計算分析，進而將公路橋和城市橋梁的設計荷載標準與計算出的車輛沖擊力進行對比，如表3所示。

由表3可知，公路橋梁的沖擊系數明顯高于城市橋梁，在小跨度上差異相對較大。實現大跨度設計時，不同類型的價值逐漸逼近。

人群載荷

當面對北京、上海等特大人口城市時，不僅要考慮汽車載荷對橋梁的作用設計，還要考慮到人群對于城市橋梁的作用力，尤其是在過街天橋、跨河道橋梁等主要用于人群行走的橋梁，相關的標準中有對于與人群行走載荷的規定，當人群在橋梁上行走時產生的載荷值為5kpa，人群和汽車同時作用時為4.5kpa，具體如表4。

公式計算上，人群荷載的計算公式仍沿用《城市橋梁設計準則》（CJJ11-93）規定，梁、桁架、拱以及其它跨度較大結構的人群荷載根據加載長度L 、人行道寬度Wp計算，具體如下：

當長度小于20m時：

當長度大于20時小于100m時：

在公路橋梁計算中，主要考慮的是汽車載荷對橋梁載荷設計的影響，人群載荷對公路橋梁的影響采用公路橋梁載荷中的標準值計算。當人群密集或同時通過非機動車時采用公路橋梁載荷標準值中的1.15倍計算。

組合載荷

當同時有車道、車輛、沖擊力及人群載荷存在時，需要對橋梁載荷設計重新計算，主要是通過線性組合及線性加和來計算橋梁載荷，主要參考《公路橋涵設計通用規范》進行計算，公路載荷和橋梁載荷的不同載荷的組合模式最主要的區別就是安全系數的不同，需要在大量的數據實驗之后來加以確定不同類型橋梁的組合設計載荷，同時要給予實驗驗證，保證橋梁設計的安全性。

結語

綜上所述，不同類型的橋梁在不同載荷模式下的載荷標準存在較大差異，在橋梁載荷的設計中應充分考慮車道載荷、車輛載荷、汽車沖擊載荷、人群載荷、及組合模式下的載荷幾種情況下的橋梁載荷設計，根據具體的實際情況選取不同的設計方案，綜合計算公路和城市橋梁載荷設計標準。