公路桥梁设计荷载及其组合形式研究

公路桥梁设计荷载及其组合形式研究

陈伟 1 、陈龙 1 、金凤 2

1. 中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北省武汉市， 430050

2.武汉信达雅路桥技术有限公司，湖北省武汉市，430050

摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，公路桥梁工程建设越来越多。桥梁在设计过程中需要考虑的重要因素就包括了荷载方面，其中桥梁所受到的荷载较为复杂，而且荷载对桥梁的影响也相对更大。公路桥梁设计不仅仅关系着城市交通的畅通性，还关系着城市经济发展，在设计过程中，要注重其安全与耐久，全面提升设计质量，确保其可靠发展。为此本文首先分析了公路桥梁设计荷载的分类，其次探讨了桥梁设计荷载组合要点，以供参考。

关键词：公路桥梁；设计荷载；基本理论；组合形式

引言

伴随着如今时代的全面发展与进步，路桥工程的施工与建设规模也在持续扩张，所以影响工程设计安全以及耐久性的因素类型也在持续增多，面对诸多的挑战，相关的技术工作人员也需要在设计方案当中不断革新相关的理念与技术，以更好保障设计工作的品质水准。

1公路桥梁设计荷载的分类

根据现行规范标准的相关规定，公路桥梁的作用分为永久作用、可变作用、偶然作用和地震作用。其中，永久作用主要包含了桥梁在设计、施工和使用中的一些永久性荷载，例如结构的重力、混凝土的收缩、徐变及土侧压力、水的浮力等，这些荷载作用统称为永久性作用；可变作用主要包含了在施工和使用中的一些可以根据环境实时变化的荷载；偶然荷载是指桥梁在设计和使用中可能会碰到的一些荷载，这些荷载的出现存在一定的偶然性。在对公路桥梁进行荷载设计时，永久作用的取值相对比较简单，各项都有明确的取值。因此，本文仅介绍可变作用中桥梁设计的典型荷载。

2桥梁设计荷载组合要点

2.1优化设计理念

要注重专业、创新设计人才的引进，不断丰富人员的理论知识，多提供实践及会，完善人资结构，确保建设最佳。在过程中，需要将设计理念贯穿，将安全施工、耐久使用作为建设指导原则，贯彻规范标准，并适当的调整标准。设计理念的与施工技术有关，通过规范相应指标，可贯彻安全、耐用原则，能够兼顾结构，朝着正确的施工方向迈进。施工安全，工程耐用属于工程本质，关系工程质量，可以将其作为城市发展的命脉，能够确保质量，保障稳固，提升安全等级。只有确保设计最为科学，才可在追求质量与稳固的同时，确保设计最佳。

2.2重视疲劳损伤设计

在公路桥梁运营期间，桥梁在承受自重荷载和车辆、人群等荷载的影响，梁板处在一个弹性的工作状态，公路桥梁所承受到载荷变化将会引发公路桥梁结构的振动，长此以往之下便会导致公路桥梁出现疲劳损伤问题，该些问题在积累到一定程度上以后便会导致公路桥梁出现裂缝等严重质量问题，最终影响公路桥梁的安全性和耐久性。对此，设计工作者需要以设计方案为基础，通过仿真模拟技术等新型技术对设计方案进行仿真模拟，确定公路桥梁在后期运营过程中出现的各种疲劳损伤情况，进而对设计方案进行优化，避免因疲劳损伤引发各种严重的安全性和耐久性问题。公路桥梁所使用的建筑材料无法完全保证其均匀性和连续性，在复杂且不断变化的环境下极易发生扩散，产生损伤。鉴于此，为提高公路桥梁的安全性，改善这类问题，设计者在设计环节需要对桥梁结构以及在疲劳荷载的情况下桥梁的反应深入展开研究和分析，并积极寻找相关的解决措施，此外，在有充裕时间及实践机会的情况下，还需要认真分析并考虑风力荷载和交通荷载对桥梁结构造成的影响。

2.3加强保护层设计

保护层设计主要针对的是钢筋混凝土构件，避免钢筋与大气直接接触造成碳化现象。一般将构件内部钢筋到构件表面的距离就是保护层的厚度，保护层厚度越大外界侵入构件内部的概率就越小，间接提高了钢筋混凝土构件的耐久性，。但要注意保护层厚度太大也会起到反作用，受到外来压力时，所产生的裂缝也会变大，安全性反而会降低，所以必须合理设计构件保护层厚度，针对不同地区、不同环境、不同构件，钢筋保护层厚度必须满足规范要求。另外为了加强构件的耐久性，混凝土强度的设计也尤为关键，如果施工时选用的低强度的水泥，配置的混凝土却是高强度的，那么水泥用量就会大幅增加，不仅耗费资源，而且水化热大浇筑的混凝土构件极容易产生裂缝，相反情况也会产生弊端，因此混凝土的强度设计也要进行规范。

2.4全面考究路桥建筑负荷超载的情况

路桥建筑的设计工作人员在开展方案调整过程中，需要充分依据路桥建筑不同的负荷超载产生的因素，运用有针对性的改善举措。路桥项目产生负荷超载情况整体归纳起来，主要包括以下几方面的核心因素：倘若路桥建筑正式投入运用的周期相对较长，则大概率会产生超龄负载的问题；桥梁建筑在正式投入使用之后，由于其需要承载较大的交通负荷力量压力，最终导致整体超出工程初期设计车力量的情况；在路桥建筑上行驶的车辆的超载问题高频次发生。路桥建筑工程内部架构由于较长周期超负荷累积会产生架构性的损伤，这也导致后期的调整难度相对较高。即便是桥梁之后的运作通车可以依据设计的整体交通流量，同时没有出现高频次的车辆超载行驶的状况，路桥建筑架构的内部应力也会不断改变。举例而言，在路桥建筑架构长期受到负荷应力的整体影响下，其建筑表层的混凝土也大概率会产生裂缝情况。即便是行驶车辆的负荷逐步降低之后，其整体架构表层的混凝土裂缝也会产生闭合的情况，由于混凝土内部已经被严重损坏，从而降低了混凝土架构裂开的弯矩，整体建筑中混凝土架构的强度也会随之削减。在车辆正常负荷压力行驶情况下，最初产生裂缝的相关混凝土架构，也会出现较大的变形问题。因此需要相关的工程设计人员在设计初期，运用合理化的方案全面规避混凝土表层产生裂缝的可能性，切实保证工程后期投入运用的耐用性。

2.5公路桥梁设计荷载的组合形式

公路桥梁荷载的组合形式通常被分为了5个大类，其中第一种的组合形式为永久荷载加基本可变荷载，该荷载组合方式最为基本也最为原始。第二种组合方式是第一种组合方式的进一步延伸，是在第一种组合方式上加入了其他因素所导致的可变荷载;第三种组合方式与第二种组合方式有相似之处，均是在第一种组合方式的延伸，不同之处在于此处增加的是偶然荷载;第四种组合方式是在施工验算中增加了由于施工原因而导致的附加荷载，其中主要包括了结构自重、施工人员和机械、模板支架等方面。最后一种就是由于各种因素而导致的永久荷载相互结合而形成的荷载效应。

结语

总而言之，随着经济建设的进一步发展，我国公路桥梁的运行负担正在日益加重。在这样的背景下，需要公路桥梁工程建设具有更高的质量保证。这就需要在公路桥梁工程进行实际的设计时，多关注公路桥梁的安全性和耐久性，将更多先进的设计理念以及相关的设计创新方法合理地应用到公路桥梁的设计之中，从而使得所设计出来的公路桥梁具有更高的质量水准，在更好地保障出行人员安全的前提下，进一步提升公路桥梁工程建设的安全性和耐久性。

参考文献

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［3］姜会玲.公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析探讨[J].工程建设与设计,2020(7):124-125+128.

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