公路桥梁设计中荷载及关键技术

马坤,李勋,耿世虎

云南宏图工程设计有限公司  650500

摘要：随着社会经济水平的提高，我国公路桥梁项目数量的增加，在改善交通条件、促进地区经济发展等方面发挥出重大作用。设计是工程建设的一个重要环节，能对现场施工作业进行科学指导，保证施工活动顺利进行，实现预期目标。人行天桥是一种常见的桥梁类型，其位于人流量、车流量较大的城市道路中，设计时不仅要保证桥梁结构自身的稳定性与耐久性，还要考虑到交通问题。如何提高桥梁的设计质量，成为设计人员的关注要点。

关键词：公路桥梁设计；荷载；关键技术

引言

随着我国经济实力的增强，公路桥梁工程建设进入了一个新阶段，城市化作为强有力的支撑，公路桥梁工程的发展需要更上一层楼。但随着工程数量的不断增加，质量问题也越来越受到相关部门的重视。现在公路桥梁建设中出现了一些严重的病害，不仅影响到了公路桥梁的正常使用，而且还会对社会的发展造成严重影响，针对这个问题，提高公路桥梁建设质量是目前急需解决的问题。公路桥梁在提高城市发展效率的同时也丰富了百姓的生活，但在实际使用中难免会出现病害，从而缩短公路桥梁的使用寿命，因此，相关部门要充分认识到这一点，并制定有效措施及时解决病害问题，保证公路桥梁工程能够正常运转，充分保障百姓的正常生活。

1公路桥梁施工特点

1.1资金投入较大

在公路桥梁工程选材方面，必须要重视施工材料的质量。通常情况下，公路桥梁工程项目对施工质量要求非常高。同时材料质量也决定了桥梁工程本身的质量。所以在这样的要求下，施工过程也会投入大量的资金。另外，为了能够减少施工期间所造成的噪声污染和空气污染，则必须要配备一些防护装置，这样就可以有效增加资金的投入，但是也会对桥梁施工带来巨大的资金压力。

1.2工期较短

在城市公路桥梁工程施工过程中，工期一般都较短，通常都被要求在最短的时间内完成。但是在一些十分偏远的地区，公路桥梁建设往往需要耗费大量的时间，对施工周期的要求也相十分宽松。但很多建筑商通常为了追求更高的经济利益而不断地缩减施工周期。

1.3专业要求较高

从公路桥梁工程整体结构与形状方面来看，如果施工质量要求较低，那么其安全性能就会交叉。在公路桥梁工程项目中，除了路面施工之外，还有桥梁和桥墩，这些结构在日常运作中都会承受巨大的压力，所以在施工正式进行之前，需要按照试验数据来合理分配施工任务，避免工程项目出现较大的偏差。

2公路桥梁设计隐患问题

2.1公路桥梁设计缺乏整体性

目前在公路桥梁的设计过程中，存在着对整个设计环节缺乏整体性观测的缺点。因为在具体的设计过程中，许多工作人员会根据自己的想法去进行设计，而没有结合施工地的实际情况来对公路桥梁设计作出合适的方案。这样会导致公路桥梁在使用过程中出现安全问题和质量问题。所以在对公路桥梁进行设计的过程中，要综合全局对于施工地的具体情况做出严格的考察，具体问题具体分析，提出针对施工地的具体有效措施。因为在公路桥梁建筑过程中每个环节都是紧密相连的，要从全局性的角度来对整个设计做整体性的规划。

2.2安全性问题

在公路桥梁的设计和施工过程中，许多施工方面忽略了对公路桥梁的安全性和总体质量的考虑，这使公路桥梁在正式投入使用过程之后，带来了许多安全隐患，可能会导致交通事故的发生和桥梁的垮塌等问题。这种情况的发生，主要有两方面的原因。首先，工作人员没有严格按照公路桥梁的设计进行标准操作，存在操作不规范等问题。其次，在具体的公路桥梁施工过程中，施工方可能为了节约成本而忽略了对于材料质量的考虑，这导致最终的施工质量无法得到保障，其安全性存在非常大的隐患。

2.3耐久性问题

桥梁的耐久性也是公路桥梁在设计和施工过程中需要考虑的重要问题之一。要增强公路桥梁的耐久性，延长使用寿命，就需要有效对公路桥梁进行养护维修，这样不仅能够节约养护维修的成本还能够有效增加公路桥梁的使用寿命。然而从目前的情况来看，许多设计施工单位没有对公路桥梁的耐久性问题进行全面的考虑，导致其在使用过程中出现了许多问题。对公路桥梁的日常维护，也没有引起施工单位相应的重视，许多公路桥梁年久失修，其耐久性和质量都很差，这给日常的通行造成了安全隐患。

2.4结构承载能力储备富余量不足问题

在具体的施工过程中，许多施工单位的工作人员没有严格按照设计的标准和要求进行施工，导致了公路桥梁在正常投入使用过程中由于结构承载能力储备余量不足，导致公路桥梁无法承受许多超载或者重载车辆的重量，在使用过程中对行驶车辆造成了严重的安全隐患。

3公路桥梁设计荷载的分类与计算方法

3.1公路桥梁设计荷载的分类

在公路桥梁中，荷载主要分为以下四类：永久荷载，是桥梁结构重力、混凝土收缩徐变、土侧压力、水的浮力等作用下产生的；可变荷载，由汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、风荷载、温度荷载等组成，根据环境实时变化；③偶然荷载，是桥梁使用中可能产生的荷载，例如车辆撞击；地震荷载，是地震发生时产生的荷载。其中，永久荷载的计算比较简单，各项指标数值容易确定，本研究主要针对可变荷载进行阐述。

3.2公路桥梁设计荷载的计算方法

汽车荷载分为车道荷载、车辆荷载两部分，这两者不能叠加使用。对桥梁结构的荷载进行整体计算时，采用车道荷载；对桥梁部分结构或局部加载计算时，采用车辆荷载。设计工作中，车辆荷载的计算是比较复杂的，包括荷载可靠度、荷载效应、随机计算。先通过假定，计算汽车荷载的横向影响线；然后在横向最不利位置布置荷载，计算荷载的横向分布系数；最后得出最大荷载值。

汽车冲击力。汽车荷载的冲击力N，其计算方法比较简单，规范中有明确的计算公式：N=P·μ式中：P为汽车荷载标准值（kN）；μ为汽车冲击系数，根据桥梁结构的基频确定。

汽车离心力。在曲线段桥梁中，设计时要计算汽车离心力F，在离心力的作用下，汽车会背离原来的行驶中心，沿着曲线半径向外侧运动。当桥梁处于曲线位置，且弯曲半径小于250m，汽车离心力的计算公式为：

F=P·C

C=V2/127R

式中：P为汽车荷载标准值（kN）；C为离心力系数；V为道路设计速度（km/h）；R为道路曲线半径（m）。

可见，在设计速度不变的条件下，道路曲线半径越小，那么汽车离心力越大；在道路曲线半径不变的条件下，设计速度越大，那么汽车离心力越大。

风荷载。桥梁工程在施工和使用中，均会受到风荷载的影响。依据《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T3360—01—2018)，计算风荷载需要考虑横向、纵向、竖向风的组合作用，利用最大风速计算风荷载值。无荷载、有荷载作用下，最大风速的计算公式分别是：

V1=VK1K2

V2=VK1VS1S2

式中：V1为无荷载作用下的最大风速（m/s）；V2为有荷载作用下的最大风速（m/s）；V为每小时风速（m/s）；K1为风重现期系数；K2为风载阻力系数；S1为风漏斗参数；S2为风速参数。实际计算中，选择的参数较大，以增强桥梁结构抵抗风荷载的能力。

温度荷载比较抽象，位于不同地区的桥梁，其温度荷载有较大差异。计算桥梁结构的温度荷载时，应分析最高、最低有效温度的作用，根据竖向温度梯度曲线，利用梁高、桥面板厚度等指标进行计算。

结语

公路桥梁荷载的计算方法，从整体布局、占地优化、结构避让、经济性、人性化5个方面阐述了公路桥梁设计的关键技术指标。工程结果表明：综合考虑现场环境条件，才能保证天桥的桥梁结构、附属结构设计合理性，充分发挥其使用功能。

参考文献

[1]路璐.公路桥梁设计荷载及其组合形式研究[J].黑龙江交通科技，2021，44（10）：70-71.

[2]郭瑞.城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比分析[J].科学技术创新，2021（14）：102-103.

[3]熊倚奇，李赛.基于公路桥梁设计中耐久性和安全性的分析[J].交通建设与管理，2021（2）：96-97.