市政道路桥梁设计荷载及其组合研究

市政道路桥梁设计荷载及其组合研究

刘常富

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摘要: 伴随着如今时代的全面发展与进步，路桥工程的施工与建设规模也在持续扩张，所以影响工程设计安全以及耐久性的因素类型也在持续增多，面对诸多的挑战，相关的技术工作人员也需要在设计方案当中不断革新相关的理念与技术，以更好保障设计工作的品质水准。桥梁在设计过程中需要考虑的重要因素就包括了荷载方面，其中桥梁所受到的荷载较为复杂，而且荷载对桥梁的影响也相对更大。因此，有必要对道路和桥梁设计的荷载和组合进行研究。

关键词：市政道路；桥梁设计；荷载

引言

近几年我国公路桥梁建设事业快速发展，建设成就越来越显著，从理论上看，公路桥梁建设首先要保证使用的安全性，然后再关注桥梁结构自身的耐久性和稳定性等，因此在具体设计环节中，应重点考虑到桥梁综合荷载设计的影响，尤其是大型公路桥梁在设计和建设的过程中，要重视桥梁自身结构的稳定性，对所取值的桥梁荷载效应值进行科学区分，从而优化恒载、活载分项系数标准，提高总荷载作用体系，其次要对所取值的桥梁荷载效应值进行优化，明确恒载、活载分项系数的设计和计算标准，并对其中的主要占比内容进行分析，以此保障和促进我国公路桥梁设计过程中满足交通事业的发展，对比现在状态下桥梁荷载分布系数，并探究不同国家桥梁规范化组合体系，优化汽车荷载分项标准，提升理论研究具有重要意义。

一、市政道路桥梁设计荷载标准

根据目前的监管情况，中国市政道路和桥梁设计的负荷标准改变了模型，传统意义上，采用舰队负荷模型。现在，基本上采用新型车道负载。经过科学研究表明，市政道路和桥梁设计的荷载标准具有特定的标准值，主要分为均匀荷载和集中荷载。这两种模型也主要用于车道荷载模式。在确定负载标准时，验证负载已经被计入负载的计算中。因此，中国市政道路和桥梁的设计标准也相应提高。为了使道路和桥梁设计的荷载标准更加科学，更符合社会快速发展的需要，政府必须确立在实施装载标准过程中实际发生的条件，并且必须继续改进。目前市政道路和桥梁设计的负荷标准仍然存在不足，因此必须加强研究和改进工作。

二、市政桥梁设计荷载

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。

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.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。

三、对市政道路桥梁设计荷载的组合的研究

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，有必要对城市桥梁需要而对的交通状况进行调查和分析对于城市桥梁，对于通过城市桥梁的不型车，行人和不型运输车辆，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，主要有两种力法:为行人设置专用道路;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。

2.组合方式

我国城市桥梁的现阶段，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各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不的压力.需要设计人员认真对待。

3.试验车辆类型

静载试验根据静力等效的原则，通常采用载重汽车加载模拟控制截面产生最不利荷载时的设计荷载。新建桥梁的设计荷载一般有公路－Ⅰ级、公路－Ⅱ级或城－A级、城－B级等四种荷载等级，对于设计荷载等级较高的桥梁，采用三轴加载车和四轴加载车较多。有些既有桥梁设计汽车荷载等级较低，可采用两轴加载车辆。1)确定变量。选择试验加载车队类型，可知车队纵向车排布置数n、车轴数m以及车长Lcar，已知横向最大布车数为Nt，设置车辆间距a1。(2)在确定的控制截面内力影响线基础上，搜索车队产生的最大荷载效应及位置。假设车队在纵桥向布置n排车，都以第n排车最靠近起点处的车轴为定位轴(若此排车为正方向，后轴为定位轴;反之，前轴为定位轴)。(3)以最大横向布车数Nt为上限，穷举所有车道车数的组合。(4)根据式(9)计算所有可能性的加载效率。(5)以静力荷载试验效率的取值范围为约束条件，返回满足条件的所有方案。

结论：

当前，道路和桥梁的建设还是不跨度的比较多，所以不符合高速的发展因此，可以依据荷载的随机性、可靠度、标准值和离心力的相关原理，和组合效应的相关研究来对其进行设计建设，这样可以对其进行更精确的把握，从而促进我国的基础建设和运输业的发展。

参考文献：

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