以一個大跨橋工程項目為研究對象，對橋梁車輛設(shè)計過程中需要考慮的載荷問題進(jìn)行研究，詳細(xì)闡述了大跨橋設(shè)計載荷過程中需要遵循的要求，在總結(jié)國內(nèi)橋梁車輛載荷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的同時，深入分析了大跨橋車輛載荷設(shè)計的要點。通過分析，在設(shè)計過程中，需要從相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范中掌握橋梁的正態(tài)變化規(guī)律，確定橋梁的使用狀態(tài)模擬，確保設(shè)計方案中的負(fù)荷參數(shù)達(dá)到實際交通運行的需要。

公路橋架在設(shè)計過程中，需要從公路橋架標(biāo)準(zhǔn)載荷的角度出發(fā)，對橋架工程中的安全性和經(jīng)濟性等因素進(jìn)行全面的分析。橋梁設(shè)計過程中應(yīng)用的車輛負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)是保證橋梁在建設(shè)完成后能夠正常運行的重要參數(shù)，如果不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，橋梁運行的安全性就不能保證。因此，車輛負(fù)荷是保證橋梁正常使用的重要技術(shù)參數(shù)，也關(guān)系到經(jīng)濟效益和社會效益。在中小型跨徑橋梁施工中，重載車輛出現(xiàn)的概率直接影響橫向折減系數(shù)。隨著目前中國橋梁跨度尺寸的變化，多車道的橫向折疊系數(shù)也成為設(shè)計者必須重視的技術(shù)參數(shù)。

1橋梁設(shè)計負(fù)荷要求

1.1道路橋梁安全性。公路橋梁在設(shè)計階段應(yīng)重點考慮其安全性，是公路橋梁的基本性能。橋梁設(shè)計技術(shù)人員應(yīng)深入該地區(qū)實地調(diào)查分析，了解當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\行狀況和負(fù)荷數(shù)據(jù)，從負(fù)荷角度實施組合設(shè)計，全面提高橋梁運行安全性，有效降低橋梁交通事故發(fā)生率。1.2公路橋梁的耐久性。當(dāng)前，我國公路橋梁被廣泛的建設(shè)和投入使用，建設(shè)成本也在不斷提升，所以在橋梁設(shè)計中應(yīng)該綜合考慮到施工成本、耐久性等方面，選擇合理的設(shè)計方案，進(jìn)而延長其使用周期。1.3公路橋梁的適用性。橋梁需要滿足多方面的需求，在設(shè)計過程中，必須從適用性的觀點出發(fā)，選擇科學(xué)合理的設(shè)計方案。例如，某些橋梁中需兼具車輛行駛和行人行走，而有些橋梁只會通過車輛，這種橋梁的功能性差異，決定了其設(shè)計方案的不同，荷載與組合形式也存在很大的區(qū)別[1]。

2工程概況

某橋梁處在我國的南方某地區(qū)中，整個高速公路項目中共有2座大跨徑橋梁，其間隔距離為8km。該地區(qū)分布多條高速公路，國省干道數(shù)量也較多，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展非�？�，但隨著社會的發(fā)展，重載運輸車輛數(shù)量不斷增加，交通運輸量的急劇增加，該地區(qū)橋梁負(fù)荷不能滿足使用要求，造成了很大的安全危險。從這個設(shè)計方案可以看出，這座橋梁工程的主體部分采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)形式，主跨度為150m，其他結(jié)構(gòu)尺寸為90m+150m+90m，其中跨中箱為4m，橋頂箱的標(biāo)高為9m，橋面形式為雙向四車道，跨度為12.5m。

3橋架負(fù)荷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

3.1城市橋架設(shè)計規(guī)范。從相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范要求來看，度在150m以下的橋梁結(jié)構(gòu)，其汽車負(fù)荷應(yīng)符合相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范要求，同時應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\行狀況和車道負(fù)荷。在確定橋架的主體結(jié)構(gòu)時，需要綜合考慮車輛負(fù)荷的重要數(shù)據(jù)，明確各項技術(shù)參數(shù)，為設(shè)計提供基礎(chǔ)條件。在計算橋梁結(jié)構(gòu)尺寸的過程中，車輛負(fù)荷和車道負(fù)荷不能重復(fù)計算。例如，某城市的兩條道路在設(shè)計過程中，需要根據(jù)加載處理方式計算確定技術(shù)參數(shù)，正確判定跨徑負(fù)載系數(shù)，確定均勻負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)值q和集中負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)值p。在確定橋梁彎矩參數(shù)時，應(yīng)該以均勻荷載qM為基礎(chǔ)，設(shè)計彎矩結(jié)構(gòu)，要通過確定均勻荷載參數(shù)q。如果橋梁的跨度尺寸處于20～150m范圍內(nèi)，則需要設(shè)計為四車道以上[2]。

3.2道路橋的設(shè)計通用規(guī)范。根據(jù)道路橋設(shè)計技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計，考慮到車輛計算圖和負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)、縱向折扣系數(shù)確定最終技術(shù)參數(shù):(1)根據(jù)目前中國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析，可以根據(jù)汽車負(fù)荷參數(shù)將道路分為-I級和道路-ii級。(2)汽車載荷參數(shù)是將車輛載荷與車道載荷一起計算確定，均布載荷、集中載荷是道路設(shè)計的重要參數(shù)，也是確定橋梁結(jié)構(gòu)形式的重要參數(shù)。通過文獻(xiàn)[3]，在計算橋梁負(fù)荷參數(shù)的過程中，車輛和車道負(fù)荷數(shù)據(jù)不能重復(fù)計算。

(3)在二級道路設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)交通運行量較大，重載車輛較多，橋梁設(shè)計過程中，需要嚴(yán)格按I道路設(shè)計的四級以上重載車輛數(shù)據(jù)較少，在確定設(shè)計方案的過程中，可以按II道路進(jìn)行。在I級道路上，其負(fù)荷分布比較均勻，因此集中負(fù)荷pk值可以確定為10.5kN/m，因此對于跨尺寸為5m的橋上，作用標(biāo)準(zhǔn)值可以確定為180kN的跨度尺寸在50m以下的橋上，pk參數(shù)值的確定應(yīng)嚴(yán)格按照360kN進(jìn)行根據(jù)剪力效果參數(shù)值的計算，pk參數(shù)值應(yīng)以1.2倍計算。道路-ⅱ工程在設(shè)計過程中，從車道均勻負(fù)荷參數(shù)和集中負(fù)荷參數(shù)的確定過程中，在確定-I級0.75倍的同時，可以正確判定工程的技術(shù)參數(shù)[3]。

四大跨橋車輛載荷模型建立

4.1大跨橋交通狀況查詢。從當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\輸狀態(tài)調(diào)查報告可以看出，經(jīng)過長期交通運輸數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，該地區(qū)橋梁中單日通車數(shù)量為77400輛，最大車流量為82290輛，從當(dāng)前數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析中發(fā)現(xiàn)6條車道對比，6條車道的車輛運行量最大。根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\行情況分析可以確定，地區(qū)的載荷模型分析詳見表1。從表1中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，整條公路的右車道行駛的車輛卡車已經(jīng)占地區(qū)卡車通行量的60.89%，中、左車道總通行的卡車比例分為35.72%、10.74%，這個數(shù)據(jù)的分析也可以判斷，這條橋的卡車主要集中在一六條車道上。因此，在確定橋梁設(shè)計方案時，需要將該車道中車輛通行量的數(shù)據(jù)作為計算載荷參數(shù)，然后驗?zāi)Ｐ�，最終確定最合理的橋梁施工方案，滿足當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\行的需要，滿足橋梁施工質(zhì)量、耐久性的要求，也能促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展[4]。

4.2各類車型車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算。本次橋梁的技術(shù)參數(shù)計算的過程中，確定100年為基礎(chǔ)時間段，利用公式FT(x)＝[F(x)]×36500可以準(zhǔn)確確定相應(yīng)技術(shù)值，進(jìn)而可以準(zhǔn)確計算出該橋梁中的最大車輛荷載參數(shù)值，也能夠判定該橋梁中通行的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，最終可以明確橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)，以達(dá)到當(dāng)?shù)亟煌ㄍㄐ辛康男枰�。從上述的分析�?shù)據(jù)資料中可以確定，本次橋梁在進(jìn)行設(shè)計的過程中，基準(zhǔn)周期內(nèi)部選擇效應(yīng)參數(shù)值，然后利用正態(tài)分布的方式確定最終的技術(shù)參數(shù)，以滿足橋梁耐久性的使用需要。

4.3大跨度橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計載荷模型。綜合上述理論分析資料，以及工程實踐情況為基礎(chǔ)，以橋梁設(shè)計中的均布載荷參數(shù)q1+兩側(cè)均布載荷q2為主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)，確定載荷參數(shù)，可判定橋梁兩側(cè)載荷數(shù)據(jù)為均布載荷參數(shù)，該參數(shù)因橋梁跨徑尺寸的增大而逐漸減少根據(jù)負(fù)載效果等效果的基本原理進(jìn)行橋梁設(shè)計確定，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)計算，可以確定不同跨度技術(shù)參數(shù)的負(fù)載數(shù)值，具體的數(shù)據(jù)截取范圍如表2所示[5]。

5結(jié)語

大跨度橋梁在設(shè)計過程中，需要充分考慮橋梁負(fù)荷的影響，綜合考慮多方面因素，確定最佳設(shè)計方案。正因為橋梁設(shè)計具有很高的復(fù)雜性，有很多影響因素，所以在開始設(shè)計之前要深入了解現(xiàn)場的實際情況，綜合分析當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\行狀態(tài)，了解重載車輛的行駛規(guī)則，最終確定影響橋梁壽命的重要因素，選擇更科學(xué)合理的橋梁設(shè)計方案。在設(shè)計的過程中，從相應(yīng)設(shè)計規(guī)范中可以掌握橋梁的正態(tài)變化規(guī)律，進(jìn)而可以實現(xiàn)準(zhǔn)確的橋梁使用狀態(tài)的模擬確定，只有這樣才能真正保證設(shè)計方案中的荷載參數(shù)達(dá)到實際交通運行的需要，促進(jìn)橋梁使用安全性和穩(wěn)定性的提升，延長使用壽命，為當(dāng)?shù)氐慕煌òl(fā)展提供有利的支持。