桥梁设计常见荷载问题及处理措施

桥梁设计常见荷载问题及处理措施

欧阳浩

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司武汉分公司湖北省武汉市430056

摘要：桥梁是我国交通体系的重要组成部分，其承担着非常繁重的交通压力，在设计过程中受到多方面因素的影响，容易产生荷载问题，这会给桥梁建设施工埋下严重的质量隐患。文章主要对桥梁设计荷载问题进行分析，并探讨相应的处理措施。

关键词：桥梁设计；荷载问题；桥梁荷载；处理措施

引言

在我国城市桥梁与公路桥梁的设计规范中，桥梁荷载在设计中的要求有着十分明确的规定。不过城市桥梁与公路桥梁各自适用的设计规范对桥梁荷载的要求存在着一定的不同。对这些不同之处进行分析可以发现桥梁在施工过程中应该重视的问题，有利于桥梁设计及施工人员来提出针对性的解决方案，从而加强桥梁缓解城市交通压力的能力，加快城市现代化的进程，提高人们在日常出行过程中的便利程度，同时以此来促进行桥梁设计过程的多元化发展，帮助我国的桥梁设计能够更好的与国际进行接轨。

1荷载作用的分类

我国关于城市桥梁的设计规范——《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)规定，对于城市桥梁在进行设计的时候，应根据其自身的使用标准进行分析。在实际应用的过程中，其标准主要需要约束的对象是铁路以及水利部门等等。而《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2015)则不同，这一设计标准在应用过程中主要约束对象是新建或改建的各等级公路桥涵。《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)中规定桥梁荷载在实际工作的过程中主要可以分为三种，有永久荷载、偶然荷载以及可变荷载，这与我国现行的相关设计规范中所作的有关桥梁荷载上的规定是相同的。在《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2015)对于温度对桥梁的荷载作用有着十分明确的定义，并且在其中详细的说明了由于梯度温度以及均匀温度引起的会对实际工作中的桥梁产生的荷载效应。同时该规范通过汽车撞击来对桥梁荷载的偶然作用进行了简要的分析。在《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)中明确的规定了在实际施工的过程中履带车、平板挂车会直接的引起桥梁的侧压力，但是在现行的有关设计的规范中有关这一点则没有去做相对特殊的规定和要求。由于近两年我国的地震相对于频繁，为此在进行城市桥梁设计的过程中我国对桥梁的防震功能的设计提高了重视程度，但是在《城市桥梁设计规范》(CJJ11-2011)中对于这一方面的涉及相对于少，在有关桥梁和地震力的相互作用上的规定相对于较少，而《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2015)则对于桥梁荷载中关于地震作用的要求更详细一些。

2桥梁设计荷载问题

第一，桥梁耐久性考虑不足。目前为止，我国许多桥梁都出现了耐久性不足的问题。这主要是由于设计人员在制定施工方案时，忽视了桥梁本身结构抗压能力，从而导致整个工程缺乏相应的加固手段，使得桥梁在后续投入使用之后，损耗速度极快，使用寿命大打折扣。第二，桥梁设计标准较低。与此同时，受到我国基本国情的影响以及经济发展水平的限制，很长的一段时间内，我国在桥梁的设计与施工上都无法达到既定标准，要求普遍较低。很多时候为了能够最大限度缩短工程施工所需时间，就人为地新生了工程质量这一重要因素，影响桥梁投入使用后的安全。第三，桥梁承重能力设计不足。现阶段，桥梁的承重能力和抗压能力是考量其质量水平的重要因素，而许多桥梁都存在着承重能力不足的问题，一旦过往通行的车辆重力超过桥梁的能力范围，就会造成桥梁结构不同程度的损坏，甚至减少其使用寿命，造成安全事故的发生。

3桥梁设计荷载问题的处理措施

3.1重视荷载裂缝问题

在桥梁设计过程中，对结构形式与分块采用合理的设计并对设计条件进行改善，可避免大体积混凝土外部受力过大导致裂缝问题的出现。为降低非荷载裂缝出现记录，还需重视桥梁工程大体积混凝土构造结构，通过配筋构造及温度控制降低裂缝出现率。当桥梁出现裂缝时，可以斜筋弥补。常规大体积混凝土布置钢筋较少，但如若出现裂缝或空洞，也可以斜筋弥补，让钢筋承担混凝土的拉应力，Y有效控制裂缝发展。

3.2对于桥梁承载能力的测评

在进行桥梁承载能力测评过程中可以通过实测结构校验系数来进行。此系数主要是通过试验的实测值和理论值应力或者挠度之比得到的，其能够充分反映出桥梁结构的实际工作状态。如果结构校验系数≤1，就说明理论计算还处在较为安全的情况，桥梁结构还具有相应的安全储备，这就在一定程度上表明桥梁结构工作情况良好。

3.3重视超载现象

超载现象对于桥梁的危害较大，尽管我国的交通部门出台了多种措施对超载现象进行控制，但却无法从根本上避免超载现象的出现。由于我国国土辽阔，交通网络复杂，桥梁的数量较多，仅仅依靠交通部门及桥梁管理部门是远远无法达到控制超载现象出现的目的。因此，相关部门必须加强对于超载现象危害性的宣传工作，让广大人民群众意识到超载现象对于桥梁的危害性。从实际情况来看，常见的超载现象主要包括以下几种：一是桥梁的实际荷载能力超过了预期的荷载能力。导致这种现象出现的主要原因在于设计及施工环节，从而使得桥梁的荷载能力没有达到预期的设计标准，且桥梁管理部门无法及时发现这种状况，所以导致桥梁长期处在超负荷运转的状态。二是车辆超载。车辆超载指的是部分通过桥梁的车辆存在超载问题。一般情况下，车辆超载只要能够低于桥梁的荷载量，对桥梁的质量及寿命的影响较小。但在车流量密集的时间段，车辆超载对于桥梁的负面影响也会随着荷载量的提高而上。

3.4积极运用先进的设计技术

在当前桥梁设计工作中，我国整体上的设计水平得到了很大的提升，在实现传统设计向现代化设计转化的进程上迈出了重要的一步。桥梁设计注重现代化信息技术的应用，尤其是高新探测技术和设计模拟技术的应用。精确化收集数据，对初步设计结果进行模拟展现，能够直接从中发现问题，帮助设计人员减少了工作量，且提升了实际设计效果。积极创新桥梁设计结构，尤其是预应力技术、装配式混凝土结构的应用等极大改变了传统设计技术应用存在的缺陷，突出现代化桥梁结构的使用，在促使我国桥梁结构设计迈向世界，融入世界的过程中，发挥了有效的促进作用。我国当前桥梁设计创新改进的过程中，整体上取得了重大的改变。

3.5优化桥梁整体性设计

在进行桥梁设计整体性的优化时，最为重要的就是做好对桥梁中焊接构件的质量管控，焊接构件与桥梁的使用性能密切相关。但是焊接结构会受到多种因素的影响，比如焊料质量、母材的性能、外部作用力等等。因此，在焊接中需要根据具体的工程情况，对焊接接头、焊接工艺等进行合理选择，同时还要把握好焊接应力，避免其造成结构缺陷。其次，焊接人员在焊接工作中，需要准确计算焊接结构的参数，确保焊接位置的合理科学，避免因为焊接问题影响桥梁工程的整体设计。

3.6对疲劳损伤的研究

过度压力造成的疲劳损耗问题，一直都是桥梁施工和设计中的中心问题，受到管理人员和设计人员的重点关注。到目前为止，我国存在多起由于疲劳损耗而引起的桥梁损坏甚至坍塌安全事故。对于这一领域的研究，不应当仅仅关注桥梁本身的结构，还应当将目光更多地放在细节上，完善每一个桥梁施工步骤，结合实际，现阶段我国在桥梁疲劳损伤方面的研究，更应当侧重于其动态性能和疲劳性能的改善。

结语

综上所述，城市桥梁设计的优化能够在较大程度上提升其整体的发展与优化，就现阶段的发展而言，其在实际发展的过程中，存在桥梁结构设计的整体安全性较差、桥梁设计的整体方案较为落后等多种原因，为了能够在较大程度上提升其整体的优化效用，应该做好荷载问题的处理，这样才能切实提高桥梁设计水平。

参考文献

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[2]王雨,姜玉刚.城市桥梁设计荷载标准的应用[J].科技创业家,2015(02).

[3]李黎杰.有关桥梁结构裂缝的机理及其防治对策探讨[J].交通科技,2016(2).