公路桥梁设计荷载及其组合研究

薛瑞

【摘要】在社会主义市场经济快速发展的大环境下，我国城市规模不断扩大，公路桥梁建设规模也越来越大。公路桥梁在城市的发展建设过程中发挥着至关重要的作用，桥梁工程是公路工程的中心环节，而车辆的荷载对公路桥梁的质量有直接影响作用。要想提高公路桥梁结构的安全性和实用性，公路桥梁施工企业必须结合实际发展状况不断强化公路桥梁设计荷载极其组合方式。近几年，我国运输行业和汽车工业取得了飞速的发展，车辆超载现象越来越严重。笔者结合多年工作经验，从我国公路桥梁荷载标准研究现状着手，对其基本组合分项系数取值方法做了简单介绍。

【关键词】公路桥梁；荷载；组合；方法

伴随着经济的发展，我国交通运输事业和汽车行业取得飞速发展，交通运输模式也随之发生了较大转变。进入二十一世纪以来，我国交通车辆数量逐年上升，与交通运输相关的法律政策也在逐渐完善，这使公路桥梁的车辆荷载发生了翻天覆地的变化。为提高公路桥梁的整体运行水平，施工企业必须结合公路桥梁运行的实际状况不断强化公路桥梁设计荷载极其组合方法研究，为解促进我国交通运输的快速发展提供动力保障。在实际施工建设过程中，公路桥梁设计荷载极其组合方法受诸多因素的影响仍存在较多问题，如何解决其中存在的问题是提高我国公路桥梁整体质量的重要手段。

一、我国公路桥梁荷载标准研究现状

在漫长的发展建设过程中，我国公路桥梁规范发生了翻天覆地的变化。2004年，我国结合公路桥梁发展的实际状况，采用车道荷载模式取代了传统的车队荷载模式，在实际发展过程中，设计人员通过二者之间精细地比较，提出了均布荷载和集中荷载两种有效的公路桥梁荷载标准值。重新提出的公路桥梁标准十分注重验算荷载标准的作用，该方法在提高我国公路桥梁结构荷载应用水平的同时，还满足了我国今后很长一段时间内公路桥梁发展的实际需求。公路桥梁荷载标准中绝大部分参数的确定以常用的优化法为主要来源，这种确定方法在实际发展中存在较多问题，常见的问题有设计方法不合理、施工管理不健全以及结构养护不完善等。

二、公路桥梁设计荷载的基本理论

（一）随机理论

随机理论是公路桥梁设计荷载中的重要理论之一。随机理论主要运用于数学研究，以研究过程中时间和规律的随机变化为主要依据，可以将其定义为：集合T中包含着t元素，X是与t元素有关的随机函数，也就是说Xt是关于随机变量t的随机函数。

（二）车辆荷载效应标准值基本理论

车辆荷载效应标准值基本理论通常由两部分内容共同组成，一部分是基准期，另一部分是重现期内核荷载标准值。基准期是车辆荷载效应标准值基本理论分析过程中最常用的使用方法，是指公路桥梁设计过程中，桥梁结构和使用寿命的变化情况，结合公路桥梁和设计荷载过程中的各种影响因素计算出准确的工程可靠度。车辆荷载效应的标准值在我国公路桥梁设计荷载计算过程中以基准期的计算数据、最高效率和车辆荷载效应的标准值为主要依据，只有明确以上参数才能清楚地计算出公路桥梁设计的车辆荷载标准值。

（三）车辆荷载效应标准值的计算理论

车辆荷载效应标准值的计算理论由影响线的计算和横向分布系数的计算两部内容组成。在建筑工程力学结构的相关知识点中，影响线在实际数值计算中发挥着至关重要的作用，通常情况下，公路桥梁以影响线为依据画出相关的散值点。在20世纪三十年代，国际上很多专家对公路桥梁的空间设计计算理论进行了深入研究，最后使复杂空间计算变成了平面计算问题。

公路桥梁设计荷载的基本理论还包括车辆离心力的相关研究理论以及工程结构重要性数据校准理论等，以上理论均在公路桥梁设计荷载及组合方法的应用中发挥着至关重要的作用。

三、公路桥梁荷载基本组合分项系数取值方法

要想明确公路桥梁荷载基本组合分项系数取值方法，必须明确我国公路桥梁荷载标准研究现状和公路桥梁设计荷载的基本理论。笔者结合多年工作经验，对公路桥梁荷载基本组合分项系数取值方法做了以下总结介绍。

（一）我国车辆离心力的取值方法

以我国公路桥梁设计规范为主要依据，要想提高公路弯桥结构设计计算数据的准确性，计算工作人员可以将离心力作为可变荷载进行计算。也就是说，在公路弯桥的曲线半径小于250m时，必须计算离心力的作用，该计算过程必须明确设计速度、曲线半径等参数，才能计算出准确的离心力系数。如果需要计算多车道桥梁汽车荷载的离心力，荷载标准值必须在相关规范标准内进行横向折减。众所周知，我国相关规定要求公路桥梁离心力的着力点应该在桥面以上1.2m左右的位置，在计算离心力时，为了方便起见，常将离心力的着力点定位在桥面上。下表1是我国规定的不同区县半径与车速其离心力的标准值。

从表1中可以明显看出，如果行车的速度保持一致，离心力的数值随着曲线半径的缩小而扩大；如果曲线半径一致，离心力的数值随着车速度的减小而减小；如果车速不断增加，离心力随着曲线半径的缩小而减小；当车速逐渐变小时，离心力随着曲线半径的缩小而增加。

（二）车辆荷载效应

公路桥梁车辆荷载效应是指实际统计测量的车辆统计数据上的车辆荷载效应。要计算桥梁工程弯曲曲率半径与力矩的组合值，还必须明确两个路段的相关数据。在计算出组合效应数值和规范标准值后，计算人员可以通过其比值计算出不同情况下的统计参数数值，该数值被称为统计对象。

（三）组合箱梁荷载效应

在实际发展建设过程中，不同國家对公路桥梁荷载的要求存在较大的差异。据相关调查结果显示，英国所使用的公路桥梁荷载标准值的弯曲半径最大，其数值是我国公路桥梁荷载效应数值的0.5倍左右。在明确公路桥梁荷载效应值与桥梁跨径之间的关系后，还应该根据公路桥梁结构的实际特点计算相关影响因素并确定其取值。

（四）实测数据车辆离心力的标准值

公路桥梁设计荷载工作人员以一周时间为标准，在该时间段内对各时段的交通流量、各个车道的实际流量以及交通流量分布状况和车头时距等进行了有效的对比，结合对比数据编制了相关的车辆离心力的随机车流计算程序。实测数据车辆离心力的标准值要求计算人员以车辆测量统计结果为依据，结合随机车流产生程序和车辆离心力计算程序，可以得到不同状态下车辆离心力的标准值。

结束语

总之，公路桥梁设计荷载极其组合方法在公路桥梁施工建设过程中发挥着至关重要的作用。公路桥梁施工企业应该在明确我国公路桥梁荷载标准研究现状的前提下，了解我国公路桥梁设计荷载的相关理论，从多方面着手，确定公路桥梁荷载基本组合分项系数取值方法，为提高我国公路桥梁的整体质量打下坚实的基础。

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