港口工程引桥与公路简支桥设计要点

迟玉毕

摘 要：下文中，笔者将对港口工程引桥和普通公路简支桥进行对比分析，从桥梁横断面与设计规格、桥梁结构内部受力分析、桥梁工程项目经济成本与投资等几方面，重点阐述如何通过优化设计方法，提升港口工程引桥的跨越性能；而普通公路简支桥的受力分析方法与结构框架设计，能够为港口工程引桥设计起到参考学习与借鉴作用。

关键词：港口桥梁工程；引桥；简支桥；设计要点

在国内现代化经济建设水平不断提高的前提条件下，如何加强港口基础设施建设，尤其是港口工程项目中的引桥设计，成为有关单位与设计人员亟需思考与解决的现实问题。港口工程引桥和桥梁工程简支桥均为以承受垂直荷载为主的结构体系，两者之间有较强的可比性，港口工程引桥的设计和施工严格执行水运行业规程和规范，由于使用条件的差异和长久业已形成的行业习惯，我们将对港口工程引桥与普通公路简支桥二者的施工技术与设计要点，做出比较分析，从二者在设计方案中的不同之處，探寻港口工程引桥设计中应当重点注意的设计事项。

1 设计规范

无论是港口工程引桥设计，还是普通公路简支桥设计，都应当遵守国家关于建筑施工质量规范的要求，尤其在港口工程引桥设计的过程中，应当根据引桥的使用目标、车辆通行规模与载重等因素考虑进去，港口工程设计规范和公路桥涵设计规范的差异必然对设计产生多方面的影响。

1.1 汽车荷载标准及其加载

港口工程荷载规范（JTJ215-98）规定，作用在港口工程结构上的汽车荷载，应包括各种汽车和平板挂车，汽车荷载按单辆汽车重量分为：10、15、20、30、55吨，共5个等级。总重量30吨以下的汽车按两辆排列，30吨以上的汽车和平板挂车可按单辆布置，相邻两车厢横向净距不应小于0.1m；纵向前后辆车的轴距不应小于4.0m，汽车荷载的冲击系数（透空式结构）可取1.1～1.3。

公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）中的汽车荷载以汽车队表示，分为汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级和汽车-超20级，共4个等级，每种车队最大单辆汽车重量分别为15吨、20吨、30吨和55吨，纵向前后车的最小轴距分别为5、5、10、10m。按两列车布载时，相邻两车箱横向净距规定为0.6m，汽车荷载不予折减，当桥而宽在9～12m时，按三行车队布载，汽车荷载折减20%，按四行布载，折减30%，但不得小于两行车布载结果。汽车荷载冲击系数按桥跨长度进行规定，L≤5m时，冲击系数为1.3，当L≥45m时，冲击系数为1.0，跨度在5～45m之间，以内插法求得。挂车荷载加载时不考虑与汽车荷载组合。

港口工程引桥设计的时候，应当结合现实工程情况与施工技术，将引桥通行车辆划分成不同的载重级别，并根据车辆的载重数值、前后车长、车辆应当保持的合理间距，分析引桥的设计方案。与普通公路简支桥相比，港口工程引桥对车辆的通行规格与跨度需求较低，对通行车辆的数量需求也较低，港口工程引桥中车辆行驶的速度较慢，以上因素都应当在设计方案中有所考虑和体现。港工荷载规范对三、四车道，或引桥跨径较大的情况缺乏相应的规定，如仍按单辆和两辆排列，则引桥通过能力受到限制并影响码头通过能力。普通公路简支桥的设计方案中，通常对通行车辆按照不低于40km每小时的行驶速度计算，同时参考简支桥的预计使用年限、安全防范指标，将桥梁基础设施建设与养护管理成本，与桥梁运输所产生的经济利润进行比较。

1.2 极限状态设计

港工结构规范引入了结构重要性要数γ0，按构件破坏后果很严重、严重和不严重分别取值1.1、1.0和0.9，几个荷载系数；γG一永久作用分项系数，对自重、预应力取值1.2；γQ一永久可变作用分项系数，汽车、挂车等取值为1.4。桥规中未考虑结构重要性系数，但引入了荷载安全系数，针对恒载和汽车荷载其分项系数分别为1.2和1.4，与港工规范γ0=1.0时相对应，挂车荷载为1.1，比港工结构规范规定的1.4小，但考虑了在计算荷载的基础上可能出现的活载超载或恒载超载，根据车辆效应占总效应的百分比，上述取值予以不同程度的提高（不超过5%）。

2 结构分析和计算

无论是港口工程引桥还是普通公路简支桥的结构设计，都应当包含纵向承重结构设计与横向传力结构设计两个主要方面，采用I形、T形、箱形或者板行横截面设计的方案，有利于将纵向承重结构连接起来，起到稳固桥梁架构的作用。根据梁的不同构造去选择空间结构的计算图式进行力学分析，求出各截面位置的内力影响线，按最不利位置加载求出最大设计内力，这显然是十分繁复的。

工程设计实践过程中，一般应用“荷载横向分布”这一概念，把空间计算问题合理地简化为平而问题来解决，也即空间理论的实用训算方法对一座梁板式和多片主梁的引桥或简支桥，首先求得各片主梁的横向影响线，然后根据不同活载按横向最不利位置排列，求得各片卞梁分配到的横向荷载最大值mp，（m为主梁在横向分配到的最人荷载比例，称为横向分配系数）。主梁就可以按承受外荷载mp的单梁进行纵向的设计计算。很显然，简化训算过程中，m值与精确解的差别将直接关系到主梁设计的经济和安全。

综上所述，由于港口工程引桥设计和普通公司简支桥设计既有联系、又有所区别，二者在承重结构设计、传力结构设计等方面非常相似，但在行业领域施工规范、设计标准、工程目标方面存在较大不同，从设计规范、结构分析计算、构造和设计习惯等方面，对港口工程引桥和桥梁工程简支桥的设计差异进行比较，两者可以互相借鉴，不仅有利于桥梁工程考虑特殊条件下的工程安全，同样有利于港口工程引桥向大跨度方向的发展，实现工程设计安全、经济的双重目标。

参考文献

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[2]裴伟民，王静，叶政权.道路桥梁设计中的隐患及解决措施的分析[J].城市道桥与防洪，2015，（3）：72-73.

[3]朱广明.道路桥梁设计中的隐患及解决措施[J].黑龙江科学，2014，（9）：209.

（作者单位：大连港口设计研究院有限公司）