重载交通对高速公路桥梁的疲劳影响分析

文/赖化强 上犹县交通运输局 江西上犹 341200

重载交通对高速公路桥梁的疲劳影响分析

文/赖化强 上犹县交通运输局 江西上犹 341200

为促进国家经济发展，国家加大了交通设施建设，促进了交通运输事业的发展，但近年来公路桥梁上运行的车辆荷载发生了明显变化，带有明显的重载趋势，由于这些车辆经常经过高速公路桥梁，给桥梁造成了严重损害，因此，怎样缓解高速公路桥梁疲劳就成为现阶段最重要的工作。基于此，本文将从缓解高速公路桥梁疲劳的意义入手，重点研究重载交通对高速公路桥梁疲劳影响状况。

重载交通；高速公路桥梁；疲劳影响

由于重载交通车辆在高速公路桥梁上的运行逐渐增多，使得桥梁疲劳现象逐渐加重，并引发了一系列交通事故，在这些事故发生以后，不仅会造成巨额经济损失，还可能导致人员伤亡。每次重载交通车辆在高速公路桥梁上运行都会加重桥梁负担，久而久之，桥梁不堪重负，在重载交通车辆再次经过时便出现了坍塌等事故。因此，有必要对重载交通对高速公路桥梁疲劳影响展开研究。

1、缓解高速公路桥梁疲劳的意义

高速公路桥梁是公路运输中不可缺少的一部分，也是推动国民经济增长的重要力量，因此，做好桥梁工程安全性与经济性分析也成为现阶段最重要的工作。在高速公路桥梁运用中，因交通运输压力增加，重载交通压力增大，给桥梁安全运行带来极大威胁，也造成了很多交通安全事故，如2010年6月份，吉林省道302朝长公路则发生了桥梁坍塌事件，致使货车与出租车坠入到河水中（如下图1所示）。通过调查研究发现，此次事故的产生与公路桥梁过于疲劳有关，再加上因公路桥梁疲劳设计荷载较低，重载车辆不断经过，最终导致桥梁出现坍塌。为减少这种情况的出现，缓解高速公路桥梁疲劳就成为交通运输部门关注要点。

缓解高速公路桥梁疲劳可以延长桥梁运行寿命，确保车辆安全出行，企业及国家财产也不会受到损失，人民出行也更加安全，这也是有效提升人们对相关部门满意度的有效措施。

图1 坠河事故现场图

2、重载交通对高速公路桥梁疲劳影响分析

2.1 交通量预测

近年来，随着国家经济的发展，私家车数量在增多的同时，交通堵塞问题也日益加重，尤其是在高速公路桥梁扩建以后，重载车辆在公路桥梁两侧行驶，由于其重量过大，严重损害到了高速公路桥梁健康。要了解高速公路桥梁疲劳状况，就要先做好交通量预测。在高速公路桥梁交通量预测中，可以从经济交通分析入手，结合交通发生与吸引预测，在分析桥梁交通量分布与分配，以此了解该地区的交通量。

在预测交通量的过程中发现，重载交通对高速公路桥梁疲劳的影响主要有以下几种：第一，地区经济发展。在地区经济得以快速发展以后，交通量也将提升，尤其是客运及货运量增长较快，这样也会增加交通运输压力。第二，对外贸易。随着对外贸易的增多，交通运输网络也需要完善，高速公路桥梁也成为完善要点之一，在完善以后，它的运用量也会提升，交通量也在这种情况下增加。第三，交通政策的影响。近年来，我国每到节假日便会免收高速公路桥梁通行费用，所以，无论是私家车还是企业车辆都会聚集在高速公路上，这样就增加了高速公路桥梁运输压力，进而影响到高速公路桥梁交通量。此外，技术因素也是影响高速公路桥梁健康状况的因素，很多高速公路桥梁安全事故的发生与相关技术不过关有关，最终促使高速公路桥梁交通量上升。

2.2 重载车辆对高速公路桥梁带来的疲劳损伤

由于行车速度与车辆间距之间存在差异，所以给桥梁带来的影响也不相同。进一步了解车辆速度与车辆间距对桥梁疲劳损伤情况的研究可以发现，两个相同车辆在车速不同的情况下，给桥梁带来的疲劳损伤也存在差异，如在车辆以每小时80千米运行时，响应速度相对较大，桥梁疲劳损伤较大，在车辆以每小时20千米的速度运行时，响应速度则相对较小，桥梁疲劳损伤较小，可见它们所带来的疲劳损伤也存在一定差异。

高速公路桥梁疲劳损伤状况如何还与桥梁结构中的混凝土疲劳状况有关，对于混凝土桥梁来说，如果车辆相同，但车速不同，桥梁的损伤状况并不大，而混凝土材质的不同则将直接影响到桥梁实际承载力，如普通钢筋在车辆相同，但车速不同的情况下，钢筋应力会出现较大变化，在车速增加以后，钢筋应力也会增加，进而影响到车辆疲劳损伤状况。而预应力钢筋桥梁则不会出现这种情况。

同时，影响车辆损伤状况的因素还与车辆运行状态有关，在车辆运行状态处于一般时，即每个车道上的车辆在100辆以下，桥梁的损伤应力水平多在0.06-0.2之间，其使用寿命相对较长；在车辆运行状态处于密集状态时，尤其是在堵车阶段，车辆间距较小，行车速度较慢，此时桥梁疲劳损伤也会出现差异。通过研究发现，在密集运行状态下，由于混凝土等效应力存在较大差异，钢筋等效应力较小，那么这时车辆在经过桥梁以后就会产生一定的振动，在下一辆车进入到桥梁中以后，桥梁等效应力幅度也会发生变化。在研究中发现，当车辆以每小时60千米的速度在密集状态下进入桥梁以后，桥梁的疲劳损伤将加重，在车辆以每小时20千米的速度进入桥梁以后，桥梁的疲劳损伤情况相对较轻。可见，车辆是否处于密集运行状态给高速公路桥梁所带来的损伤并不相同。但如果不能改善高速公路桥梁上的重载交通状况，将直接缩短桥梁运行寿命，更不利于国家经济进一步发展。

结语：

通过以上研究得知，在重载交通中，影响高速公路桥梁疲劳损伤的因素有很多，如果不能缓解高速公路桥梁疲劳状况，将直接威胁到通行车辆及人员的安全，因此本文分析了重载交通对高速公路桥梁疲劳损伤的影响，并分析了促使高速公路桥梁疲劳产生的要素，希望能为相关人士带来有效参考，真正做好高速公路桥梁安全建设，避免安全事故再次发生。

[1]梅刚,秦权,林道锦.公路桥梁车辆荷载的双峰分布概率模型[J].清华大学学报:自然科学版,2013,43(10):1394-1396.

[2] 王荣辉,池春,陈庆中,等.广州市高架桥疲劳荷载车辆模型研究[J].华南理工大学学报:自然科学版,2015,32(12):94-96.