公路桥梁设计荷载探讨

【摘要】桥梁工程是公路工程的中心纽带，并且车辆荷载量对公路桥梁结构的实用性与安全性均有着极其重要的影响。随着社会经济的高速发展势态，公路运输的需求量日益增大，而车辆超载的现象也尤为严重。本课题首先对国内公路桥梁的载荷标准进行了概述，进而分析了关于车辆载荷研究的几种基本理论，最后对车辆离心力标准值的取值方法进行了探讨与研究。

【关键词】公路桥梁；载荷标准；车辆载荷

0.引言

近年来，随着社会经济突飞猛进的发展势态，公路交通运输的特点发生了较大程度上的变化。并且，在公路交通车辆日益增长的情况下，车辆超载的现象表现的尤为严重。特别是大量矿业及煤炭运输的需要，导致超载车辆不断增加，进而致使公路桥梁的使用年限大大降低[1]。鉴于此，本课题对“公路桥梁设计荷载”进行分析与探讨具有尤为深远的重要意义。

1.国内公路桥梁的载荷标准概述

早在2004年，我国公路桥梁的荷载标准将汽车荷载由原先的车队荷载模式向车道荷载模式转变。在充分的比较之下，对均布荷载和集中荷载的标准值进行了提出。所提出的标准把验算荷载对荷载标准所造成的影响以间接的方式向荷载模式当中反映。以此使我国数量大、范围广的桥梁结构荷载的应用水平得到较大的提升[2]。另外，在荷载标准当中，许多参数均以优化为依据，进而加以确定的。面对这一问题，也是难以规避的。但我国在许多相关方面有所提高，例如：设计方法、施工管理以及结构养护等方面。

2.关于车辆载荷研究的几种基本理论

常见的关于车辆载荷研究的基本理论分为三种，分别是随机过程基本理论、车辆荷载效应的计算理论以及车辆荷载可靠性基本理论。下面笔者便对这三大关于车辆载荷研究的基本理论进行分析与探究。

2.1随机过程基本理论

2.2车辆荷载效应的计算理论

关于车辆荷载效应的计算理论分为影响线的计算与横向分布系数的计算。基于结构力学，普遍上使用一个恒定不变的单位，对图形加以利用，集中体现出汽车荷载沿着结构移动时候，某一量值的变化规律。则称该量值为影响线。同时，在实际的数值计算过程中，常取用此图中的散点值。

20世纪30年代初，国内外大量学者以桥梁空间结构计算理论的分析为研究对象，进而对荷载横向分的概念进行应用，最终把空间计算问题向简单的平面问题进行转化，并获得了较大的成功。

2.3车辆荷载可靠性基本理论

该基本理论分为基准期与设计基准期、荷载标准值与重现期。其中，基准期指的是在对公路桥梁结构进行可靠度分析时，以公路桥梁结构的使用寿命为依据，进而对各种变量与时间的关系进行考虑，最终获得基准时间参数。由此可见，基准期是概率分析上所使用的定义。而设计基准期指的是在对公路桥梁结构进行可靠度分析的情况下，以各项基本变量与时间的关系，进而得到所使用的基准时间。在这其中要特别注意，设计基准期与设计使用年限之间具有较大程度上的差异性。

对于汽车的荷载效应，我国相关法律法规明确规定，基于设计基准期的荷载效应的最高概率分布值为0.95，并将其作为汽车的荷载效应标准值，它能够以重现期进行表达。我们设重现期是RT的荷载值，假设α=1-Pk，则可得出：RT=T/In（1-α）=T/α。

以国内对公路桥梁的规定，其结构的设计基准期为100年[3]。通过上述公式可知，与我国公路桥梁的汽车荷载效应标准值相对应的重现期是2000年。

3.车辆离心力标准值的取值方法探究

关于车辆离心力标准值的取值方法探究，离不开三部分的内容，例如：国内车辆离心力的取值方法、国内规范的离心力标准值以及实测数据车辆离心力的标准值等。下面笔者便结合我国公路桥梁的汽车荷载现状，对桥梁的汽车荷载离心力进行分析与研究。

3.1国内车辆离心力的取值方法

以我国公路桥梁设计规范为基准，可知在公路弯桥结构设计的计算中，把离心力当作可变负荷来计算。即为当公路弯桥的曲线半径小

由表1可知，当车速相同的情况下，随着离心力的值随着曲线半径的增大而逐渐减；当曲线半径相等的情况下，离心力的值随着车速的增大而逐渐增大。当车速渐渐增大的情况下，离心力随着曲线半径的增大而递增；当车速渐渐变小的情况下，；离心力随着曲线半径的增大而递减。

3.3实测数据车辆离心力的标准值

对一周之中各个时段的各项因素进行对比与分析，例如：交通流量、各个车道流量交通流量分布以及车头时距等因素。进而对基于车辆离心力的随机车流的计算程序进行编制，再将其和国家规范规定的离心力进行实质性的对比，最后得出一下结论：（1）以实际车辆测量统计的结果为依据，再根据随即车流产生程序与车辆离心力计算程序，可以得出曲线半径不相同的汽车离心力的标准值[5]。（2）将不相同的车速下离心力的标准值与我国规范规定的车辆离心力的标准值进行分析与比较，进而得出：我国已经有的规范规定的离心力和实际车辆的离心力在一定程度上的是存在较为明显的差异性的。

4.结语

通过本课题的分析与探究，充分认识到关于车辆载荷研究的几种基本理论，例如：随机过程基本理论、车辆荷载效应的计算理论以及车辆荷载可靠性基本理论等。进而对车辆离心力标准值的取值方法进行了分析，主要从两大方面入手：一方面是国内车辆离心力的取值方法；另一方面是国内规范的离心力标准值。另外，还对实测数据车辆离心力的标准值进行了分析。我们知道，在社会经济的高速发展势态之下，交通运输行业也得到了相应的快速发展。在这些状况下，车辆的各项参数也随之逐渐发生了较大程度上的变化，进而使得汽车荷载的变异性也发生了较大的变化。鉴于此，在公路桥梁设计过程当中，应该对车辆荷载分项系数进行适当性的提升，进一步使得桥梁结构的安全性得到充分有效的保障。

【参考文献】

[1]阮怀圣.马润平.美国公路桥梁设计规范中关于设计汽车荷载的研究[J].世界桥梁，2012，01，08.

[2]徐红卫.浅谈城市桥梁设计汽车荷载标准[J].山西建筑，2010，08，01.

[3]包善发.陈伟平.城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比与思考[J].中国水运（下半月），2013，08，15.

[4]陈晓东.何明.公路桥梁设计荷载及其组合研究[J]].河南科技，2013，12，05.

[5]周勇军.孙婧.梁玉照.公路桥梁设计荷载基本组合的分项系数值及其效应对比[J].公路，2012，02，25.