探究城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別

1、探究城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別植物大戰(zhàn)僵尸 摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的開展，城市橋梁與公路橋梁的建設(shè)越來越多，同時城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)比照也備受人們關(guān)注。由于城市橋梁和公路橋梁的使用環(huán)境和使用對象等存在著差異，因此其載荷標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同?；诖?，文章對城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比照分析，以期能夠提供一個借鑒。 關(guān)鍵詞：城市橋梁；公路橋梁；設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn) 1.公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn) 1.1公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀 新中國成立后，我國交通部門曾先后三次對橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，而且根據(jù)不同時期交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，對橋梁的車輛設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了四次大的修改?，F(xiàn)行的公路橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是于2004

2、年10月1日施行的JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)，其擺脫了原公路橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)分為計算荷載和驗(yàn)算荷載的傳統(tǒng)模式，使中國的公路橋梁荷載走上了與世界各國公路橋梁荷載相一致的道路。 JTG D60-2004 將橋梁作用(作用在橋梁上的集中力與分布力或引起橋梁其他變形或約束變形的原因)分為永久作用、可變作用和偶然作用三類。永久作用包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加力及土的重力等，可變作用包括汽車荷載、人群荷載及汽車沖擊力等，而地震作用及汽車撞擊等偶然出現(xiàn)的作用那么歸類為偶然作用。具體設(shè)計時，永久作用采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值；可變作用根據(jù)橋梁的不同極限狀態(tài)可取標(biāo)準(zhǔn)值、頻遇值或準(zhǔn)永久值為其代表值；而

3、偶然作用的代表值那么根據(jù)調(diào)查、試驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)加以確定。 JTG D60-2004 公路橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)將橋梁汽車荷載分為公路級和公路級兩個等級，前者根本相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)汽車超20 級標(biāo)準(zhǔn)荷載，而后者那么相當(dāng)于汽車20 級標(biāo)準(zhǔn)荷載。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成，而車道荷載由均布荷載與集中荷載組成；車道荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算，橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻土壓力等的計算應(yīng)采用車輛荷載，而且車道荷載與車輛荷載的作用不得疊加。 1.2公路橋梁中橫向分布系數(shù)計算 對于橫向分布系數(shù)計算，該方法計算原理是用一個近似的影響面去代替精確的影響面。荷載橫向分布的原理可以歸納如下：1建立在用一個近似

4、的內(nèi)力影響面去代替精確的內(nèi)力影響面的根底上。近似內(nèi)力影響面可用變量別離得到，其坐標(biāo)(x,y)=1(x)?2(y)；2梁橋空間結(jié)構(gòu)近似計算中，“荷載橫向分布僅僅是借用的概念，其本質(zhì)是“內(nèi)力的橫向分布。原因是在變量別離后在計算式的表現(xiàn)形式上成了“荷載橫向分布；3只有在一些特殊的條件下，比方常截面的簡支梁橋承受按正弦曲線沿橋跨分布的荷載時才存在確切的荷載橫向分布。荷載橫向分布常用的方法：杠桿原理法：將橋面板看成忽略了與主梁之間橫向聯(lián)系的支承在主梁上的簡直梁或懸臂梁；正交異性板法：換算成彈性平板來求解主梁和橫隔梁的剛度。修正偏心受壓法：考慮橫隔梁剛性很大的主梁的抗扭影響；剛性橫梁法：假定橫隔梁變形后保

5、持直線，剛性無限大；剛接板法：把相鄰主梁之間的聯(lián)系視為剛性鏈接，傳遞剪力和彎矩。 2.城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn) 我國最早的城市橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)是1993年公布施行的CJJ11-93城市橋梁設(shè)計準(zhǔn)那么。為更好地滿足經(jīng)濟(jì)與社會開展的需求，同時更好地與國際接軌，建設(shè)部于1998年公布了新的CJJ77-98城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)，至2021年10月1日前此標(biāo)準(zhǔn)一直是我國城市橋梁行業(yè)中的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。解決新時期我國城市橋梁設(shè)計無指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的問題，建設(shè)部于新近公布了CJJ11-2021城市橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定自2021年4月1日起開始實(shí)施。 CJJ11-2021城市橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)亦將橋梁汽車荷載分為兩個等級，即城A

6、和城B級。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:汽車荷載應(yīng)由車道荷載和車輛荷載組成，而車道荷載又由均布荷載與集中荷載組成；車道荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算，車輛荷載用于橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、橋臺和擋土墻壓力等的計算，且兩種荷載的作用不得疊加；除可變作用中的汽車荷載與人群荷載外，作用與作用效應(yīng)組合均應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTGD60-2004公路橋涵設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 3.城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)比照分析 ?城市98標(biāo)準(zhǔn)?作出明確的規(guī)定，公路、鐵路和水利等局部涵洞與橋梁的建設(shè)都必須遵守?城市98標(biāo)準(zhǔn)?中的有關(guān)規(guī)定，但是作為兩個不同的行業(yè)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上存在一定的差異性，由于城市橋梁與公路橋梁在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上存在著不

7、同，在下文中，筆者將對?城市98標(biāo)準(zhǔn)?與?公路04標(biāo)準(zhǔn)?中的內(nèi)容與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來比照分析： 3.1荷載作用分類 1?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?與?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?中的橋梁荷載均為永久性荷載、可變性荷載以及偶然性荷載三種。但是，城市橋梁與公路橋梁荷載的可變作用中的溫度作用力有很大區(qū)別，其中公路橋梁荷載進(jìn)一步明確了溫度的作用，對均勻溫度和梯度溫度所產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。除此之外，公路橋梁荷載的偶然作用中增加了汽車撞擊的作用，充分地表達(dá)了公路橋梁荷載的偶然作用。 2?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?中取消了?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?中平板掛車或履帶車及其引起的土的側(cè)壓力這一方面的規(guī)定。主要是由于近幾年我國自

8、然災(zāi)害頻發(fā)，因此在城市橋梁設(shè)計時需更加注重防震功能的設(shè)計，而?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?中提到的這方面內(nèi)容，在地震力方面出現(xiàn)比擬罕見。因此，在?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?中將其刪除，能更加合理地約束公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)。 3.2可變作用 1汽車荷載 ?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?中所提出的荷載模式是均布荷載加單一集中荷載模式，?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?也應(yīng)用了此荷載模式。?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?和?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?中明確說明汽車荷載的根本情況和汽車荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，依此值來比照城市橋梁與公路橋梁的設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)，能夠得到合理的比擬結(jié)果。應(yīng)用汽車荷載進(jìn)行比照，首先設(shè)定橋梁車道數(shù)目、車道荷載橫向布置以及行車道總寬

9、度，再結(jié)合城市標(biāo)準(zhǔn)的橋梁跨徑和加載長度的規(guī)定，分析橋梁車道數(shù)目、車道荷載橫向布置以及行車道總寬度三者之間的關(guān)系，得到城市橋梁和公路橋梁設(shè)計荷載的折減系數(shù)近似相同。 2汽車沖擊力 關(guān)于汽車沖擊力的計算是以沖擊力與計算跨徑的反比值為主，這是?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?中所提出的，而在?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?中提出的汽車沖擊力計算方法是結(jié)合結(jié)構(gòu)質(zhì)量、跨徑和剛度進(jìn)行合理的計算。從汽車沖擊力來比照城市橋梁與公路橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)是通過汽車沖擊力的計算方式來進(jìn)行詳細(xì)的分析，其中?公路橋梁設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)?中汽車沖擊力的計算方法更加全面和詳細(xì)，設(shè)計荷載更為標(biāo)準(zhǔn)。 3人群荷載 在?城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)?中對于人群荷載提

10、出了更為詳盡的約束，確定僅有行人步行作用于城市橋梁上行人的荷載值為5kPa，行人和車輛共同在城市橋梁上的荷載值為4.5kPa?？梢姡瑔为?dú)形式在橋梁上的行人荷載值更大。為防止人群荷載引起城市橋梁的內(nèi)力變化，應(yīng)在進(jìn)行城市橋梁設(shè)計時合理規(guī)劃其跨徑。由于城市公路橋梁的起點(diǎn)明顯大于公路橋梁，城市橋梁明顯較公路橋梁平安。 4汽車制動力 符合確定汽車制動力,即汽車制動力的制動方式.兩個標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定相同，為固定值與10%車道荷載中較大值不同之點(diǎn)在車道荷載、加載車道等方面對于汽車荷載制動力標(biāo)準(zhǔn)在離心力、風(fēng)荷載、溫度影響力和冰壓力等方面均與?公路04標(biāo)準(zhǔn)?中有很大的不同。 5內(nèi)力荷載組合 比照?公路04標(biāo)準(zhǔn)?與?

11、城市98標(biāo)準(zhǔn)?能夠看出兩種標(biāo)準(zhǔn)的可變荷載影響也存在不同，不過均采用的為統(tǒng)一計算模型。筆者以預(yù)應(yīng)力、鋼筋混凝土空心板梁和連續(xù)箱梁為實(shí)例，來分析上述兩個標(biāo)準(zhǔn)的不同之處與相同之處。 在最大彎矩方面，?城市04標(biāo)準(zhǔn)?均布荷載大，但是集中荷載比擬小，而公路荷載沖擊系數(shù)卻得到顯著提高，最大值以20m跨徑為界，公路一I級荷載、城一A級交替控制,從整體來看，各比擬項最大差值為17%，多數(shù)差值應(yīng)控制在10%以下。因此，在最大彎矩計算時，城A,B兩級公路可取一個近似值。 3.3作用效應(yīng)組合 對于荷載組合而言，在?城市 12 標(biāo)準(zhǔn)?中仍然使用的是?公路 89 標(biāo)準(zhǔn)?所要求的一些具體內(nèi)容，唯一不同的就是對?公路 89

12、 標(biāo)準(zhǔn)?中關(guān)于平板掛車和履帶車的內(nèi)容進(jìn)行了刪除，從?城市 12 標(biāo)準(zhǔn)?中的內(nèi)容來看，如果根據(jù)極限承載能力來進(jìn)行橋梁設(shè)計的話，那么橋梁的荷載組合可以有以下幾種組合方式：組合，根本可變荷載與永久荷載組合，這與?公路 89 標(biāo)準(zhǔn)?中的第一種組合形式相同；組合，在第一種組合方式的根底上再加上其他的一些可變荷載，這一組合方式與公路標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定的第二種組合方式完全一致；組合，在第一種組合方式的前提下，再加上由于船只或漂浮物碰撞而引起的偶然荷載。這種組合方式與公路標(biāo)準(zhǔn)中的第四種組合方式相一致；組合，城市橋梁在施工的鹽酸過程中，可以利用施工中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)重力、腳手架、材料機(jī)具、人群等等由于施工而產(chǎn)生的荷載進(jìn)行組合，在公路標(biāo)準(zhǔn)中，第五種荷載組合方式與這種組合相一致；組合，城市橋梁在設(shè)計時承受的各種永久荷載，比方說由于重力、預(yù)加力、地震等多方面原因產(chǎn)生的荷載相互作用組合在一起的組合方式，公路標(biāo)準(zhǔn)中的第六種組合方式也是同樣的標(biāo)準(zhǔn)和要求，此外，在通過極限承載能力來進(jìn)行城市橋梁設(shè)計時，城市標(biāo)準(zhǔn)和公路標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于永久和可變荷載的分項系數(shù)的規(guī)定內(nèi)容根本一致。 結(jié)束語 在橋梁設(shè)計過程中，荷載標(biāo)準(zhǔn)