城市桥梁设计中的荷载分析与举措

王鲁泼

摘 要：一般情况下，桥梁在建成投入使用之后会在长时期内受到不同程度的荷载，如果荷载超过了桥梁的承受能力，那么就会使桥梁出现严重的质量问题，因此荷载问题是桥梁设计的一个重要课题。本文基于此对城市桥梁设计中的荷载要求和提高荷载能力的措施进行了分析。

关键词：城市桥梁；设计；荷载

0 前言

城市桥梁是城市重要的运输通道，它对于我国经济的发展和人民的生产生活有着不可估量的作用，然而近年来随着人口的增长和车辆的增多，我国城市的交通压力越来越大，也对桥梁的荷载设计提出了更高的要求，但由于桥梁的荷载问题受到多种因素的影响，再加上设计水平的限制，为此我们应当对城市桥梁设计中的荷载要求应采取积极的措施，保证城市桥梁的质量。

1 城市桥梁设计的荷载要求

1.1 车辆荷载

因为城市桥梁的最主要荷载来源就是过往的车辆，因此在城市桥梁的设计过程中，汽车荷载应重点关注。汽车的荷载分为两级，一个是公路I级，另一个是公路II级[1]。另外汽车荷载主要由车道荷载和车辆荷载组成，在一般情况下，对于桥梁结构的整体计算往往采用车道荷载的方式，而对于桥梁的涵洞、桥台和挡土墙等进行压力计算的时候往往采用车辆荷载，因此车辆荷载和车道荷载的作用是不能够叠加在一起的，其中车道荷载的计算公式如图1所示。如果城市桥梁的跨径在20米以下，那么I级公路的集中荷载标准值为145KN/m2，II级公路的集中荷载标准值为135KN/m2。如果城市桥梁的跨径在150米以下，那么I级公路的集中荷载标准值为300KN/m2，II级公路的集中荷载标准值为160KN/m2。

1.2 人群荷载

城市是人口比较密集的地方，因此城市的桥梁要面临巨大的人群荷载。城市桥梁的人群荷载要求是非常严格的，横向的人群荷载一般都布置在人行道的净宽度以内，纵向的人群荷载一般布置在可以给主梁带来最大荷载效应的区域内。另外，要根据桥梁的跨径大小设置不同的荷载标准值。一般情况下，当桥梁的跨径在50米以下时，城市桥梁的荷载标准是3.1KN/m2，当桥梁的跨径在150米以上时，城市桥梁的荷载标准是2.4KN/m2；对于位于人口密集区域的连续结构的桥梁而言，人群的荷载标准为3.4KN/m2[2]。

1.3 城市桥梁的荷载分类

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）和《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）将荷载分成了永久作用的荷载、可变作用的荷载、偶然作用的荷载[3]。首先，永久作用的荷载是指结构重力和汽车荷载对桥梁的使用过程产生作用的状况，做好永久作用的荷载设计，不但要对正常使用极限状态的荷载进行设计，而且还要对承载能力极限状态的荷载进行设计。其次，可变作用的荷载是指桥梁在使用过程中承受临时性作用的状况，因此它只需要对承载能力极限状态的荷载进行设计，在有必要时才对正常使用极限状态的荷载进行设计。第三，偶然作用的荷载是指桥梁在使用的过程中可能遭受到的地震等特殊状况，因此偶然作用的荷载只需要对承载能力极限状态的荷载进行设计，而对于正常使用极限状态的荷载则没有要求。所以总体说来，在桥梁的荷载设计中，要将承载能力极限状态的荷载和正常使用极限状态的荷载进行有机的组合，取其中最不利效应的组合进行设计。

2 城市桥梁设计中的荷载问题

在桥梁荷载设计中，普遍存在的问题有相关理论和实际结构构造体系不完善，即在设计计算过程中没有认真选取符合相关规范规定的可靠性指标等，在方案的选择中只顾龄期、安全、经济等问题，也缺乏对结构体系、构造、耐久性、疲劳损伤等方面的研究，从而是的桥梁结构的耐久性和安全问题受到影响。另外，设计人员自身的素质、水平和经验也是影响设计质量的关键。

3 提高城市桥梁荷载的主要措施

3.1 提高城市桥梁的耐久性

众所周知，桥梁的使用寿命和桥梁本身的耐久性是息息相关的，很多桥梁的严重损毁甚至倒塌都是由于桥梁的耐久性不够。一般情况下，设计上的缺陷和不足是导致桥梁耐久性较差的最主要因素。首先，桥梁结构的耐久性设计有着自身的特点，因此不能和常规的结构设计混为一谈，为此我们要采取正确的技术标准对桥梁架构的耐久性进行严格的定量分析和定性分析。其次，我们要进一步优化桥梁结构耐久性的相关要求，將桥梁结构的耐久性作为桥梁设计基本要求和基本原则，从而督促相关的设计人员对桥梁结构的耐久性进行充分的重视，并注意对桥梁的结构布局和具体细节进行缜密的研究，这样能够保证城市桥梁的安全使用，为提高城市桥梁的承载能力打下了一个坚持的基础。

3.2 加强对城市桥梁疲劳损伤的研究

首先，对疲劳损伤的研究不能仅仅局限于桥梁结构的领域，因为桥梁是一个复杂的系统工程，任何部位出了差错都有可能引起整个桥梁出现大的质量问题，所以我们在对桥梁的结构进行疲劳损伤研究的同时，也要加强对桥梁局部疲劳损伤的研究。其次我们要把桥梁疲劳损伤的研究应用到桥梁荷载设计的过程中，在提高桥梁承载能力的同时，增强其抵抗疲劳损伤的能力，这样才能使桥梁的使用寿命得到大幅度提高。

3.3 积极借鉴国外先进的桥梁设计经验

我国的桥梁设计研究起步比较晚，因此在桥梁设计的经验方面与国外的先进国家存在着一定的差距，为此我们应当积极加强交流与合作，主动借鉴国外的先进的桥梁设计经验，然后再结合我国的桥梁荷载设计实践进行创新和发展，这样就能使得我国的桥梁设计技术取得巨大的进步，从而保证城市桥梁的质量。

4 结语

综上所述，城市桥梁作为城市重要的运输通道对于我国经济的发展和人民的生产生活有着不可估量的巨大作用，为此我们应当对城市桥梁设计的荷载要求进行深入的分析和研究，然后采取积极的措施，借鉴国外先进的桥梁设计经验，加强对城市桥梁疲劳损伤的研究，提高城市桥梁的耐久性，以不断提高城市桥梁的承载能力，保证交通安全。

参考文献：

[1]王敬.城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比[J].交通建设与管理，2014（Z2）：126-128.

[2]陈华斌.探究城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比与思考[J].江西建材，2014（18）：156-157.

[3]周志喆.桥梁设计中的荷载问题及处理措施[J].黑龙江科技信息，2014（24）：221.