城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比与思考

李俊松,罗德专

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司深圳分院，广东深圳518049）

0 引言

随着城市人口的不断增加，交通压力不断加大。为了方便出行，合理调控交通流量，我们要加强建设城市桥梁与公路桥梁，促进城市发展。城市的桥梁建设可分为城市桥梁建设和公路桥梁建设，目的都是为了优化城市交通，缓解巨大的交通量，因此，设计的桥梁必须满足耐用性、稳固性和合理性。在建设城市桥梁与公路桥梁时，都会涉及到设计荷载标准，也只有坚持合理的设计荷载标准才能设计出符合要求的桥梁。由于城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准之间存在有差异性，对其差异性进行各方面对比分析，可为设计工作提供参考。

1 城市桥梁和公路桥梁

城市桥梁，即修建在城市范围内的各级道路上的桥梁，但铁路桥、临时性桥不属于城市桥梁。

公路桥梁，即修建在各级公路上的桥梁。

城市桥梁和公路桥梁两者之间相互区别，又有类似之处，这要求我们合理规划城市桥梁和公路桥梁建设。我国已经明确规定，建设城市桥梁和公路桥梁要具有稳定性、坚固性、耐用性，并具有艺术感，方便人们出行并美化城市环境。

2 对比变化的城市桥梁和公路桥梁的行业标准

在我国法律约束下才能进行城市桥梁和公路桥梁的建设工程，且两种桥梁的设计都要按照设计荷载标准进行，在准确、合理的设计原则指导下才能更好地设计出城市桥梁和公路桥梁。

（1）变化的城市桥梁标准

为了城市桥梁设计的规范化，建设部于1993年10月颁布了《城市桥梁设计标准》（CJJ 11—93），改进了我国城市桥梁设计荷载方法，与国际桥梁荷载标准接轨，即改进为利用车道均布荷载进行加载设计。由于设计荷载方法的改变，为了规范标准，建设部于1998年12月重新颁布了新的《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77—98），也是首部强制执行的规范标准。直到2012年，建设部进一步完善了规范，并颁布了《城市建设桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）。

（2）变化的公路桥梁标准

《公路桥梁设计通用规范》比《城市建设桥梁设计规范》形成时间短，交通部于1989年颁布了最早的《公路桥梁设计通用规范》（JTJ 021—89），并持续使用该规范十多年，直到2004年，建设部修改并颁布了新的《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004），此后一直使用该规范至今。

3 城市桥梁和公路桥梁设计荷载标准的对比思考

3.1 荷载作用分类

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）[1]进行约束的对象是铁路、公路、水利部门等，并约束着城市内部建设的城市桥梁、涵洞。《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）[2]进行约束的对象是公路，并约束着建设的各种桥梁。两个规范存在以下不同之处。

（1）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）规定的桥梁荷载分为三种，有永久性荷载、偶然性荷载和可变性荷载，与《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）规定的桥梁荷载相同。两个规范规定的荷载可变作用中的温度作用力存在较大不同，公路桥梁荷载对温度的作用有一个明确定义，并详细说明了由梯度温度和均匀温度产生的荷载效应，并通过汽车撞击体现了公路桥梁荷载的偶然作用。

（2）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）规定了由履带车、平板挂车引起的土的侧压力，而《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）取消了这方面的规定。我国城市桥梁设计要更加重视对防震功能的设计，主要是由于近些年我国地震灾害对城市的影响，而《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）实际涉及的方面在地震力作用上较少，因此，去除掉该规定的《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）能更好地规划公路桥梁设计荷载。

3.2 可变作用

（1）汽车荷载

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77-98）对荷载模式规定为单一集中荷载+均布荷载模式，《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）同上。两个规范都明确了汽车荷载的基本情况及其标准值，在此基础上对城市桥梁和公路桥梁设计荷载进行比较，能得出合理化的结果。对比汽车荷载的前提是规定好桥梁车道的数量、载荷布置方向、行车道宽度，并对这三者的关系进行分析，再在城市标准下规定桥梁的跨径。得出两者设计荷载的具有近似相同的折减系数。

（2）汽车冲击力

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77—98）计算汽车冲击力规定为以冲击力与计算跨径的反比值为主，并提供了不同公式用来计算车道荷载和车辆荷载。《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）计算汽车冲击力规定为结合结构质量、刚度和跨径的计算。城市桥梁和公路桥梁在汽车冲击力上的对比主要是对比汽车冲击力的计算方式，因此两个行业标准的计算模式存在不同，其中《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）更为详细、全面，设计荷载标准化程度高。

（3）汽车制动力

城市桥梁和公路桥梁设计荷载在汽车制动力上的对比，是根据国家法律规定进行汽车制动力标准值对比。《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77—98）和《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）规定了一致的汽车制动力，其设计标准值为特定固定值加上车道荷载较大值的10%，但两者区别是在车道荷载上存在不同。当处于同向两车道以上情况下的荷载车道，规范对其规定的汽车制动力标准值则存在差异。两个规范对于离心力、风荷载、外界温度影响、支座摩擦阻力等，由城市桥梁规范依托于1989年的公路桥梁规范，但2004年的公路桥梁规范对该标准进行了修改，使其存在不同。

（4）人群荷载

《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77—98）更加全面地约束了人群荷载，并规定了在城市桥梁上仅行人步行时的行人荷载值为5 kPa，同时有行人和车辆时的桥梁荷载值为4.5 kPa。从荷载值上可以看出仅行人步行的桥梁荷载值更大，为防止人行荷载对城市桥梁产生内力作用，必须在设计城市桥梁时对其桥梁跨径进行合理规划[3]。由于城市桥梁选定荷载的起点要高于公路桥梁，使得小跨径的城市桥梁比公路桥梁安全系数高。大跨径的桥梁则不论是城市还是公路桥梁，设计的人群荷载以一种递减的趋势出现[4]，只有递减趋势设计才能有效地避免由于人群荷载存在对桥梁引起内力，且内力大于由汽车荷载而产生的桥梁内力。

3.3 作用效应组合

建设部颁布的《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）概述了荷载组合作用效应。桥梁设计如果根据极限承载能力，则具体可分为以下几种作用效应组合模式。

（1）组合1：基本可变荷载+永久荷载。该种组合是最简单和原始的。

（2）组合2：基于组合1，再增加一些其他因素引起的可变荷载。

（3）组合3：基于组合1，再增加一些偶然因素引起的偶然荷载。

（4）组合4：在施工的验算过程中，城市桥梁可以对施工而产生的荷载进行作用效应组合，如施工中可能出现的脚手架、结构重力、材料器械、施工人员、外界变化等。

（5）组合5：设计城市桥梁时，由各种因素造成的永久荷载结合形成的荷载作用效应组合，如桥梁自身重力、预加力、外界环境的破坏力等原因。

《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）划分荷载作用效应组合模式与《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011）的作用效应组合模式基本相同。公路规范组合1同城市规范组合2，公路规范组合4同城市规范组合3，公路规范组合5同城市规范组合4。

两个规范的最大区别是在结构重要性系数的安全等级上，城市桥梁和公路桥梁存在差别，是由于公路桥梁设计类型多样化、设计范围宽泛，能更加自主地进行设计，且两者在管理桥梁的安全程度上也存在不同。

4 结语

虽然城市桥梁和公路桥梁统称为桥梁，但其在定义和规范标准上还存在较大区别。本文对比了《城市桥梁设计规范》和《公路桥梁设计通用规范》，可以看出规范在不断的修订中越发完善和优化，并通过对比思考城市桥梁和公路桥梁的设计荷载标准差别，可以发现存在差异的同时，两者也存在联系。例如城市快速路，不仅承担着城市道路的功能，又要满足高等级公路的使用要求，对于城市快速路上的桥梁设计，不仅要满足城市桥梁设计规范的相关要求，还需按照公路桥梁设计规范对其验算，以确保桥梁结构的安全。在实际桥梁设计中，不仅要制定合理的设计规划，也要对设计进行校验和核算，使其满足标准要求和实际情况需求，促进我国桥梁事业的稳定发展。

[1]CJJ 77—98，城市桥梁设计荷载标准[S].

[2]JTG D60—2004，公路桥梁设计通用规范[S].

[3]张永宏，张士铎.《城市桥梁设计荷载标准》使用探讨[J].中外公路.2006(6)：113-116.

[4]朱亿军.建筑设计荷载标准对比研究 [J].中国建筑金属结构，2013(8)：194-199.