桥梁设计荷载浅议

1横向分布系数计算

上个世纪三十年代开始“荷载横向分布”概念得到应用，桥梁空间结构的计算理论被大量的试验验证和研究，于是用平面问题可以来处理空间计算问题，合理地简化为空间问题提供了实用理论的计算方法。该方法计算原理是用一个近似的影响面去代替精确的影响面。荷载横向分布的原理可以归纳如下：（1）建立在用一个近似的内力影响面去代替精确的内力影响面的基础上。近似内力影响面可用变量分离得到，其坐标η(x,y)=η1(x)·η2(y)；（2）梁桥空间结构近似计算中，“荷载横向分布”仅仅是借用的概念，其本质是“内力”的横向分布。原因是在变量分离后在计算式的表现形式上成了“荷载”横向分布；（3）只有在一些特殊的条件下，比如常截面的简支梁桥承受按正弦曲线沿桥跨分布的荷载时才存在确切的荷载横向分布。荷载横向分布常用的方法：杠杆原理法：将桥面板看成忽略了与主梁之间横向联系的支承在主梁上的简直梁或悬臂梁；正交异性板法：换算成弹性平板来求解主梁和横隔梁的刚度。修正偏心受压法：考虑横隔梁刚性很大的主梁的抗扭影响；刚性横梁法：假定横隔梁变形后保持直线，刚性无限大；刚接板法：把相邻主梁之间的联系视为刚性链接，传递剪力和弯矩。

2桥梁荷载设计存在问题

目前桥梁设计中存在的主要问题是桥梁载重能力设计不足。桥梁在载重力有两种极限状态：承载能力和正常使用。由于承载能力不足，结构整体或某部位的稳定性在超出桥梁的承载极限后就会受到破坏，桥梁混凝土构件在重复荷载的情况下会超出疲劳极限而丧失稳定性。目前，在桥梁设计中有些规范不予考虑对于重复荷载产生的破坏，这样的规定使得桥梁主梁设计非常有效，但是直接忽视重复荷载在桥梁其他部分设计，非常不利于桥梁的安全性和年久性。2.1加强管理目前桥梁超载问题要尽量避免，在我国大体上有三种桥梁超载现象：一是一些老桥梁超龄负载运营，较早时期修建的；二是车流量超过了设计上限的桥梁在实际使用过程中；三是违规超载现象，这种现象只有个别车辆存在。为了计算方便，均布荷载及集中荷载组合作为桥梁设计建议设计荷载的优先选择。城市桥梁中，占绝大大多数的是低于50m跨度的荷载连续的中小型跨度桥，应该5～50m跨度桥梁按照荷载的内插方法，具体的参照《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）来考虑。2.2耐久性问题在建造和使用桥梁的过程中，因为其基本功能导致，桥梁要能抵抗住包括有害化学物质和自然环境（如以及台风、地震）以及人为因素等作用的影响。另外，在桥梁使用过程中，其材料将会日趋衰退导致功能减退，导致了桥梁各部分存在不同程度的损坏。据不完全统计，除上述原因，影响桥梁结构耐久性的问题根源是设计。

3桥梁作用效应组合

根据极限承载能力来设计荷载组合，有以下几种组合方式：组合Ⅰ，基本可变荷载与永久荷载组合；组合Ⅱ，基本可变荷载与永久荷载组合加上可变荷载；组合Ⅲ，基本可变荷载与永久荷载组合加上偶然荷载（由于船只或漂浮物碰撞而引起）；组合Ⅳ，城市桥梁在施工过程中，可以利用施工中可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群等由于施工而产生的荷载进行组合；组合Ⅴ，城市桥梁在设计时承受的永久荷载，例如由于重力、预加力、地震等原因产生的荷载相互作用组合在一起组合方式。桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应方向相同时：组合Ⅰ：1.2SQ+1.4S'Q1；组合Ⅱ：1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2：但是，如果桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应不同：组合Ⅰ:0.9SQ+1.4S'Q1；组合Ⅱ：0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。其中结构重要性系数为标准值、频域值、分项系数以及组合系数等，此内容在进行公路桥梁设计时，它的自由度和灵活度设计宽泛一些。

4结束语

充分掌握车辆荷载的特点、国外制订的荷载标准并充分考虑我国实际状况，我国车辆荷载标准基本方法得到确定，中国的公路桥梁荷载模型发展方向符合世界桥梁发展的潮流趋势，与国外相比，荷载标准值有些偏高有些偏低。总体上，我国规范中的荷载设计效应比国外标准偏低，小跨径桥梁梁的设计荷载标准值低的较多。针对目前国内桥桥梁破损的情况而言,适当提高设计荷载标准是妥当的。希望加以重视,不断完善我国的桥梁荷载规范，使得我国桥梁规范制定工作达到国际上的领先水平。

作者：张学栋 单位：大连市交通规划勘察设计院有限公司