重載交通公路橋梁設計中關于車輛荷載

謝海文

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

重載交通公路橋梁設計中關于車輛荷載

謝海文

(貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

分析了重載交通公路橋梁設計中對車輛荷載的調查；其次對重載交通公路橋梁設計中的車輛荷載進行了相應的闡述；最后探討了重載交通公路橋梁設計中車輛荷載的改進，以供參考。

重載交通；工程設計；車輛荷載

1 車輛荷載調查分析

路橋設計時，車輛的荷載量調查是一項重要任務。在具體調查時，必須嚴格遵循相似模擬的原則，以選擇適宜的路段，然后再根據(jù)調查資料，對重載交通公路橋梁車輛荷載的縱向排列進行相應的推斷。此項調查的主要目的在于獲得以下三類數(shù)據(jù)：(1)車輛分布與類型的調查，即為各類車輛的分布比例。(2)對各類車輛的軸距、軸重等相關參數(shù)的調查。(3)對公路橋梁車輛荷載的汽車在縱向上間距的調查，此類調查包含兩種：一是普通汽車間縱向上間距；二是普通與載重汽車縱向上間距。

通常情況下，在進行第一類與第二類數(shù)據(jù)的調查時，主要采用觀察法進行，但第三類數(shù)據(jù)的調查，一般采用人工觀測法與攝影法相結合的方法。在進行公路橋梁工程中車輛荷載的汽車縱向間距時，通常會選擇一條路段，然后采集此路段的交通高峰期的汽車縱向間距，之后再清除數(shù)據(jù)中的不合理內(nèi)容，最后將上述兩種汽車縱向上的間距組成集合。由相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況可以發(fā)現(xiàn)，在日常行駛中極少出現(xiàn)連續(xù)2臺載重汽車的情況，因此在設計時可不考慮此項。完成數(shù)據(jù)調查工作后，可在此基礎上擬合皮爾遜Ⅲ(P-Ⅲ)型曲線，以獲得準確的汽車縱向間距，為后期計算工作的開展奠定良好基礎。

2 車輛荷載效應計算

(1)軸距對路橋荷載反應；(2)車間距對路橋荷載反應；(3)車重對路橋荷載反應；(4)軸重對路橋荷載反應等。在實際計算中，應以具體的調查數(shù)據(jù)為基礎，明確汽車荷載類型、繪制車隊縱向排列圖，之后便可計算出實際運行下，車輛荷載對重載交通公路橋梁產(chǎn)生的荷載效應。

2.1 主車

主車荷載效應計算流程如下：(1)明確車輛荷載折算基本參數(shù)：30 m簡支梁跨中彎矩作用效應。(2)計算主車總作用效應M總為995 127 kN·m。(3)將M總均分后(M總/1 315)，獲得每輛主車作用效應M單為757 kN·m。(4)《公路橋涵設計通用規(guī)范》(以下簡稱：《規(guī)范》)內(nèi)明確規(guī)定了公路Ⅰ級汽車荷載，主車軸距、軸重均需以兩軸中重貨車開展計算，30 m簡支梁作用效應MⅠ級通常為1 352 kN·m。

比較調查荷載和《規(guī)范》中的作用效應(757/1 352)，最終可得0.56，究其原因在于隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國小客車的數(shù)量急劇增加，且是所有車輛中增長速度最快的，基于此，在實際計算時，選取的是《規(guī)范》中兩軸中重貨車。

2.2 加重車

加重車荷載效應計算流程如下：(1)明確車輛荷載折算基本參數(shù)：30 m簡支梁跨中彎矩作用效應。(2)計算加重車總作用效應M總為1 348 863 kN·m。(3)將M總均分后(M總/327)，獲得每輛加重車作用效應M單為4 125 kN·m。(4)《規(guī)范》內(nèi)明確規(guī)定了公路Ⅰ級汽車荷載，30 m簡支梁作用效應MⅠ級通常為2 949 kN·m。

比較調查荷載和《規(guī)范》中的公路Ⅰ級加重車作用效應(4 125/2 949)，最終可得1.40，究其原因在于目前我國目前的重車數(shù)量十分大，相應的載重量大，因此對于路橋作用效應存在極大影響。以六軸半拖掛汽車為基礎開展計算，可得30 m簡支梁跨中彎矩作用效應(M六軸)為4 345 kN·m，其與調查荷載作用效應M單基本一致，基于此在實際計算時，選用的是六軸半拖掛汽車軸距、軸重值。

3 重載交通公路橋梁設計中車輛荷載的改進

3.1 車輛荷載沖擊系數(shù)方面

在以往《規(guī)范》內(nèi)，主要是依據(jù)路橋跨徑確定沖擊系數(shù)，最新《公路橋梁設計通用規(guī)范》(以下簡稱：新《規(guī)范》)要求，以結構基頻為依據(jù)確定沖擊系數(shù)。

以往《規(guī)范》中沖擊系數(shù)確定需考慮的因素主要包括：橋梁跨度、材料，但是橋梁型號、連接方法以及截面等等均未納入考慮范疇，新《規(guī)范》以結構基頻為依據(jù)進行相應的計算，主要原因在于基頻的影響因素主要包括以下三種：(1)質量；(2)剛度；(3)阻尼，這也就令結構基頻在某方面得到統(tǒng)一，只有動力本質不變，則無論橋梁類型、材料如何變化，均可確保計算結果科學、合理。

3.2 橋梁要求方面

在以往《規(guī)范》內(nèi)，主要是依據(jù)地形調查結果確定橋梁寬度，橋梁所處地區(qū)不同，如：山嶺、平原、丘陵等，對于橋梁寬度要求也就有所不同。新《規(guī)范》主要是依據(jù)設計車速確定橋梁寬度。

以往《規(guī)范》中，不同地形的確定十分繁瑣，相應的可靠性也較低，不利于整體設計過程，有時還會影響到其他工作的開展，新《規(guī)范》以設計車速為依據(jù)進行相應的計算，相應的考慮因素單一，計算便利且可靠性高。

3.3 車輛荷載劃分方面

新《規(guī)范》將以往《規(guī)范》中的四級汽車車隊荷載廢除，加入了公路二級、一級的概念，該種方式下車輛荷載計算更加簡便、科學，引入了車輛、車道荷載概念，前者主要是局部效應計算，后者主要是整體效應計算。根據(jù)新《規(guī)范》要求所開展的計算工作更加簡單、便利。

4 結 語

綜上所述，經(jīng)濟迅速發(fā)展環(huán)境下，重載交通工具數(shù)量越來越多，高載荷量的車輛會大大損害公路與橋梁工程，如果不對其進行及時有效的處理，極有可能導致橋梁發(fā)生坍塌事故，不利于保證人民生命財產(chǎn)安全。基于此，加強車輛荷載計算分析、保證公路橋梁設計可靠性具有重要意義。

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[3] 張輝，王春曉，李聞濤.公路橋梁設計的安全性和耐久性研究[J].交通企業(yè)管理，2014，29(1)：51-52.

2017-03-14

謝海文(1973-)，女，湖南人，高級工程師，研究方向：勘察設計。

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：1008-3383(2017)07-0131-01