市政桥梁设计荷载及其组合研究张国超

市政桥梁设计荷载及其组合研究张国超

张国超

关键词：市政桥梁设计；载荷；组合研究

引言

基于交通运输的便利需求，中国市政道路桥梁的数量逐渐增加，但在公路桥梁设计中，荷载标准系数及其组合的研究与今后道路桥梁的使用和维修有关，随着运输压力的增加，许多车辆超载，因此规定载荷是非常重要的。因此，有必要做好道路桥梁设计荷载及其组合的研究。

1、市政桥梁的特点

广泛意义上的市政桥梁就是出于市政建设区域内的桥梁结构，包括在河道上的桥梁、跨越铁路和道路的桥梁、人行桥梁。这里面按照功能划分不同分为供汽车、火车和行人使用的桥梁，这里主要分析供汽车使用的桥梁。市政桥梁的主要功能是满足交通通行功能，同时因为其所处的市政环境，因此往往需要兼顾美观效果，现代市政桥梁的设计也把美观性作为重要考虑因素，很多地区都把市政桥梁建设成具有地标性的结构。

2、市政桥梁设计荷载要求

由于我国市政化建设的时间较短，真正的市政桥梁设计荷载标准是从1993年我国建设部颁布的《市政桥梁设计准则》（CJJ11—1993）开始的，这是我国市政桥梁建造设计的最初规章。随着后续全球化经济的发展、市政的快速发展，相应的荷载标准已经不能涵盖桥梁建设的需求，为了使我国市政桥梁设计荷载标准与国际规范进行接轨，同时满足现代化市政的发展需求，1998年我国建设部颁布了《市政桥梁设计荷载标准》（CJJ77—1998），并将该标准设置为强制性，适用于全国范围内的市政桥梁设计。然而当时的市政桥梁也主要是梁桥结构，结构型式较为单一且跨径较短，同时随着市政快速发展及桥梁设计建设理念更新，2011年我国建设部又重新颁布了新的实施规范，即《市政桥梁设计规范》（CJJ11—2011），该规范标准沿用至今。

3、市政桥梁设计荷载

3.1汽车荷载

在市政桥梁所承受的荷载中，车辆荷载占有相当大的比重和重量，在确定市政桥梁的具体功能之后，设计者需要弄清车辆行驶的类型。因此，可以科学、准确地判断市政桥梁承受的最大荷载，在此基础上可以进行荷载的组合和市政桥梁设计与施工所需的材料和设备的选择，车辆荷载的分析是市政桥梁设计荷载中最重要的部分。在市政桥梁的设计中，设计者需要使用均匀荷载和集中荷载的组合，考虑到我国大多数市政桥梁的设计标准基本相同，包括桥梁的布置、车道设计的数量、车道的宽度等基本相同，因此在设计过程中只需按规定修改一些荷载。此外，通过桥梁结构的局部荷载和桥台和挡土墙的压力，计算车辆荷载。

3.2温度荷载

鉴于中国幅员辽阔，各省的地理位置和气候条件不同，不同的温度会对市政桥梁产生不同的影响，特别是在市政桥梁施工中，温度是影响施工质量的关键因素，因此，在分析市政桥梁荷载的过程中，设计者应重视温度荷载。在温度负荷分析中，可以区分季节变化和日照变化的影响，设计者可以通过查询市政等温线图和调整市政实际温度来掌握市政的季节温差。通常，考虑到近50年的温度变化，在设计温度负荷时，必须在最低温度基础上增加2℃，在最高温度基础上降低2℃。在温度荷载的设计中，有必要对市政桥梁的高度进行分析，每增加100米高程，就有必要把最低温度降低0.5℃，每升高100米，就需要把最高温度降低1摄氏度。此外，阳光引起的温度变化也会有一定的变化。市政桥梁坡度变化的影响在日照温差的影响下，钢筋混凝土结构的市政桥梁在铺装混凝土梁或钢箱梁过程中也会产生相应的温度变化，设计者必须根据市政桥梁所在市政的具体位置，将市政桥梁划分为温带、热区、寒区等相应的温度区，从而使市政桥梁产生的温度效应进行科学计算。

3.3汽车离心力

对于许多位于山区的市政，市政桥梁往往有转弯，而桥梁本身需要有一定程度的弯曲，受此影响市政桥梁上运行的车辆将受到一定的离心力，根据市政桥梁的相关设计规定，桥梁荷载的设计过程应包括离心力。然而，市政桥梁上的大部分车辆是汽车和小型运输车，因此由桥梁的离心力引起的荷载是相对固定的，如果市政桥梁的曲线半径超过250米，设计者应使用公式来计算离心荷载，在这个公式中，离心力系数用C表示，市政桥梁上设计的车辆的速度用k/h表示为V，市政桥梁的曲率半径用R表示。此外，在市政桥梁的设计中，应考虑汽车的冲击力。汽车的冲击力主要通过结构的基本频率来计算，市政桥梁设计荷载还包括人群荷载、制动力等影响因素，因此在市政桥梁荷载设计中，设计者需要坚持具体问题分析的原则，结合市政实际情况进行综合分析。

4、对市政道路桥梁设计荷载标准以及设计载荷组合

4.1组合原则

就市政桥梁设计荷载组合而言，遵循的第一原则是安全原则。也就是说，我们需要优化市政桥梁设计的荷载，以确保该桥具有较高的安全性。首先，有必要对市政桥梁需要面对的交通状况进行调查和分析。对于市政桥梁，对于通过市政桥梁的小型车，行人和小型运输车辆，以及市政桥梁的大吨位车辆，设计荷载及其组合是非常不同的。为了对桥梁设计质量进行特殊的优化设计，设计者需要分析和理解所有影响市政道路和桥梁的因素，以确保市政桥建成后能长期保持良好的状态。最后，应注重适用性的原则，为了提高市政道路桥梁的适用性，需要注意今后从行人交通车辆分离，主要有两种方法：①为行人设置专用道路；②静止行人行走在机动车道上，同时确保他们总是在设计荷载安全范围之内。

4.2组合方式

我国市政桥梁的现阶段，设计荷载组合主要是基于变量荷载和永久荷载的组合。一般来说，按照相关标准，可以把市政道路桥梁分为不同的三个等级。而根据不同的设计等级要求，对于市政道路桥梁的载荷要求是不同的。为了使市政桥梁具有更高的稳定性和耐久性，设计人员需要考虑极端情况下的市政桥梁载荷，比如说地震与火山爆发。设计人员还需要考虑脚手架以及其他施工设备在施工过程中带给市政桥梁的压力。与此同时，市政道路桥梁本身还具有一定的重量，比如说其内部的钢结构与混凝土等，这也会给市政道路桥梁带来不小的压力，需要设计人员认真对待。

结束语

目前，我国市政道路桥梁设计荷载与组合的研究已达到世界通行的水平，但道路桥梁的标准和效果值的计算仍处于较低水平，不能满足要求。交通基础设施对我国经济快速发展的要求在中国目前的建设中，道路桥梁的建设跨度仍然相对较小，因此不满足快速发展的需要。因此，可以根据负荷随机性、可靠性、标准值和离心力、组合效应等相关原理进行设计和施工，以便更准确地掌握这些情况，促进中国基础设施和交通运输业的发展。

参考文献

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