城市桥梁与公路桥梁设计载荷标准对比与思考

城市桥梁与公路桥梁设计载荷标准对比与思考

林正榉

460200199008165510 海南省海口市 570100

摘要：经济发展事关国家在世界上的地位，科技创新事关社会建设。正因为此，应当加快城市化建设，推动经济步伐。在城市建设中，为方便市民出行，很多桥梁项目陆续投入建设。公路桥梁设计中，鉴于不少设计者并未分清城市、公路桥梁设计的区别，故存在不少问题。实际上，二者区别很大，使其在设计荷载上也有很大的不同。本文将探讨城市桥梁和公路桥梁设计荷载对比，并对荷载标准提出几点思考。

关键词：城市桥梁；公路桥梁；设计载荷标准；对比

引言

城市桥梁指的是城区内的桥梁，修建于各类建筑物上，如天桥、河道或是立交桥。结合使用年限的长短，我们将其归为永久性、半永久性天桥这两大类。公路桥梁体系相对特殊，是基于力学原理设计完成的结构基础，涵盖了钢架桥、斜拉桥还有悬索桥以及斜拉桥等不同的形式。建设公路和城市桥梁能够帮助城市减轻交通压力，改善环境、推动经济的稳步发展。如今，我国交通事业正在逐步地繁盛。很多交通工具陆续出现，公路桥梁也有更高的承载力。荷载设计成为桥梁建设的关键问题，但和公路桥梁荷载仍有较大的出入。所以，分析二者的相似点和不同点，结合实际情况进行桥梁设计显得十分有必要。

1城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比

1.1汽车的冲击力

根据当下的城市桥梁规范，荷载模式有严格的要求，如集中荷载+均布荷载。尽管《公路桥梁荷载试验规程》（JTGT J21-01-2015）中其模式基本一样，但汽车冲击力相应的计算方式并不相同。相对来说，《公路桥梁荷载试验规程》（JTGTJ21-01-2015）要详细的多。

1.2汽车制动力

从汽车制动力上看，城市、公路桥梁设计荷载是按照我国法律进行对比。《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）、《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60—2015）均已明确相同的汽车制动力，提出其设计标准值是一种特定固定值，或相当于车道荷载较大值的10%。不过，二者在车道荷载上仍存在很大的区别。处在同向两车道上时，其汽车制动力标准值也会有较大的区别。针对离心力、外界温度、风荷载还有支座摩擦阻力，由城市桥梁规范更多地依托公路桥梁规范（1989）。不过，2015年公路桥梁规范中早就对该标准做出修订，导致其产生不同。直至2019版《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）修订了车道荷载且明确规定制动力应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定计算，二者制动力计算方法一致。

1.3人群荷载

针对2019版《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011），桥梁人群荷载方面的内容比较详尽，人行道板的人群荷载按5kPa或1.5kN的竖向集中力作用在一块构件上，分别计算,取其不利者。梁、桁架、拱及其他大跨结构的人群荷载(W)可采用相应公式计算，且W值在任何情况下不得小于2.4kPa。2019版《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）人群荷载在等同条件下要比公路桥梁高。若是城市桥梁的跨径相对偏小，其安全系数应当也会高于公路桥梁。针对跨径偏大的桥梁，不论公路或是城市桥梁，人群荷载设计均存在递减的态势。该种设计有助于减小人群荷载带来的内力，使其低于汽车荷载形成的内力。考虑到桥梁跨径不一样，两种规定针对人群荷载的内容、方式也有不小的差异。所以，对桥梁整体、局部进行设计时，需要认真确定荷载的计算值，维护桥梁的品质、安全。

2汽车荷载分析

2.1二者汽车荷载的相关研究

城市、公路桥梁荷载中，通常会按照单一荷载模式来逐步设计。尤其在桥梁建设期间，该种模式应用十分宽泛。经过长期的实践分析，汽车荷载情况、标准值已有详细的说明。根据这些规定值，能够分析出桥梁荷载的数值设计，从而对比城市、公路桥梁二者的设计荷载标准，得出精准的计算结果。二是结合汽车荷载数值，将公路、城市桥梁计算值和原来做出比较，步骤如下：先要选择恰当的试验场地，规定车道数量、横向布置以及车道宽度。三是按照桥梁加载长度、设计跨径等要求，理清车道数量、横向布置以及总宽度三者的关系。

2.2汽车荷载

在不同国家，其设计荷载模型也不一样，大体有两类，一是单个车辆建立的模型，二是均匀荷载构建的模型。设计车辆荷载模型，是根据我国公路设备既往的研究成果和设计经验，参照国际领先的标准和各项规范。通过对各国标准做出对比与变动后，明确车道负荷模式和具体的取值。

关于荷载模式，《城市98标准》提到城-A级、城-B级车道需要联合使用均匀分布、单一集中荷载（弯矩、剪力均不一样），和《公路04规范》基本上一致。

《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）城-A级车辆荷载总重700kN，共5轴，轴距分别为3.6m、1.2m、6.0m、7.2m，轴重分别为60kN、140kN、140kN、200kN、160kN。城-B级车辆荷载与《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60—2015）公路Ⅰ级及公路Ⅱ级车辆荷载一致，总重550kN，共5轴，轴距分别为3.0m、1.4m、7.0m、1.4m，轴重分别为30kN、120kN、120kN、140kN、140kN。

2.3车道荷载作用

在《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60—2015）规范中，公路Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值（qk）为10.5kN/m。集中荷载标准值（Pk）的选取：当桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=270kN；当桥梁计算跨径等于或大于50m时，Pk=360kN；当桥梁计算跨径在5m～50m之间时，Pk值应采用直线内插求得。公路Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值（qk）和集中荷载标准值（Pk）应按公路Ⅰ级车道荷载的75%采用。2012版《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）除当桥梁计算跨径小于或等于5m时，Pk=180kN与通规不同外，其余取值及计算方式均与通规相同。2019版《城市桥梁设计规范》（CJJ 11-2011）修订后城-A级、城-B级车道荷载取值分别与公路Ⅰ级、公路Ⅱ级车道荷载相同。

2.4折减系数

在城市和公路桥梁设计中，车道荷载的形式基本一致，即均布荷载。公路桥梁以I、Ⅱ级为主，城市桥梁则为城-A级、城-B级。它们的设计依次和横向分布系数、纵向折减系数还有车道荷载等相关取值挂钩，该类取值均为相同量，通常用于验算总体构件，相关系数取值按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的规定计算。

3城市桥梁与公路桥梁设计载荷标准思考

3.1重视设计的耐久性问题

实践表明，倘若文明在桥梁设计中不考虑桥梁今后的寿命，则会有工程裂痕，甚至坍塌事故的风险。桥梁基本上为百年工程，其影响十分深远。因此，相关部门也要引起重视。对工程而言，设计是最大的挑战。一旦设计方案存在问题，第一道工艺存在隐患，那么后续的每个步骤和环节都是错误的。为此，文明应当严谨设计，勤于考察，仔细研究问题，做出全面地考量。若设计得当，对工程来说都是有利的。不仅方便后期的保养和维护工作，还可以帮助工作人员减轻负担，节省资金成本。从其他层面上看，企业应当意识到这点，增加设计方面的资金投入，打造优秀、专业的团队，这是今后的发展需求。

3.2在世界范围内共同分享桥梁设计经验和成果

基于发展的视角，世界整体是向前的，但也存在不少问题。如发展不平衡，发达国家技术、工艺领先，但其他不少地方则十分不平衡，技术水平不高，安全隐患多。现阶段，经济全球化趋势十分突出，任何国家和城市发展均会牵动民众的利益，桥梁建设也不例外。为此，我们应当推行全球化战略，从技术和经济的视角进行共享，构建利益共同体。历经两次工业革命，欧美国家在本领域已有显著的成果，桥梁设计和技术十分成熟，同时也积累丰富的经验。相比之下，我国起步时间较晚，不过东南沿海城市速度较快，如广州、深圳。后续的发展中，我们需要加大借鉴和推广力度，找出桥梁设计潜在的问题点。共享设计经验和成果，推动我国桥梁行业的长久发展。

结束语

综上，荷载标准关系到桥梁安全性、经济性和耐久性。如何选取作用荷载，这个问题值得被思考和重视。公路、城市桥梁设计均归为桥梁设计，但两种桥梁在设计形式、内容上还是存在区别。为准确区分两者的区别，设计人员应当比较二者的各项规定，互相借鉴，满足桥梁建设的安全、经济需求。

参考文献

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