公路桥梁大件荷载与公路荷载的对比分析

公路桥梁大件荷载与公路荷载的对比分析

张靖

四川省交通勘察设计研究院有限公司 四川省 成都市  610017

【摘要】我国工业当前进入到快速发展时期，很多大型工业机械设备提出的需求量也在不断提升，作为对设备进行制造的基地，如果运输已经变成设备制造基地基础建设不可或缺的构成部分，近些年大件产品设备其单体重量不断增加，当前公路荷载开始无法对大件运输提出的要求给予满足，这种情况下“大件运输难”了限制大型机械设备发展的阻碍。所以，为让公路建设的适应性得到提升，本文通过对桥梁在大件荷载以及公路荷载存在的差异展开比对分析。

【关键词】大件荷载；公路荷载；小箱梁；应力

伴随我国建造技术的持续提升，越来越多的行业对重大装备提出了较高的建筑需求，重大装备制造业等全新技术也进入到了理想的发展空间，产品开始朝着大型化及高科技化的方向发展，这种情况下开始对大件运输提出严格要求。我国有许多重大装备生产厂，最初建厂的目的就运用铁路去满足运输提出的需求，可是伴随着当前新产品的持续开发及技术的快速进步，重装产品在体积上不断增长，重量也随之增大，这种情况下铁路开始无法承担这些超限设备的运输。为了让大型设备在建造出的同时还能够及时运输出去，展开大件公路建自然成为大势所趋。

1工程概述

本项目建设的是自贡至泸州港的货运通道。全线桥梁分幅建设，一侧采用公路Ⅰ级荷载标准，另一侧采用大件荷载验算。是为让核电设备以及大型电站大件货物提出运输需要得到满足，而特别设计并建造的一条运输公路，该项目建设不仅能够对大件车辆提出的通行要求给予满足同时还能够考虑到平日社会车辆的安全、顺利通行。

2主要技术标准

道路设计要求等级为一级公路，设计速度80km/h，路基宽度22.5m。，整体式路基桥梁结构全宽22.5m,半幅宽度11.1m，中央分隔带空隙0.3m，即11.1m+0.3m+11.1m=22.5m。左幅桥梁：公路-Ⅰ级。右幅桥梁：公路－Ⅰ级，采用尼古拉/水工窄系列4纵列车型验算。大件荷载需要参照大件公路设计技术提出的指标中要求的与车型相对的验算荷载去完成所需要的验算。

3大件车辆荷载

大件荷载验算车型需要按照大件公路设计技术指标规定中提出的尼古拉及水工窄系列4纵列车型通过牵引车联合4纵列29轴线平板车再联合牵引车构成；车货整体重量可以达到13140kN，其中：牵引车（两台奔驰4160型）整体重量为960kN，平板车的整体重量为2180kN，货物整体的重量为10000kN。从上文提到的参数能够了解到，这一大件车辆整体长度可以达到68510mm，车辆整体的宽度可以达到6231mm，车辆整体重量可以达到13140kN，车辆整体重量要远远超出当前公路所能够承担的桥梁荷载的标准。

4桥梁设计

本次设计桥梁要求能够跨越小河沟，河沟其宽度达到8m，河道并未提出通航的需求，因此基于安全及适用，经济及美观以及工厂化发展的角度分析，这一桥梁需要使用3×20m的一种预应力钢筋混凝土简支小箱梁，桥梁的正交以及桥梁整体的长度需要保持在67m。因为本项目涉及到的全线桥梁并不多，因此为了尽可能节省模板用量、节约施工所需要的时间以及满足工厂批量化生产要求，左右幅桥梁全部都需要使用梁高可以达到1.45m的一种预制小箱梁，小箱梁需完成端横隔板以及中横隔板设置。为了能够便于脱模，横隔板断面全部都需要设置成为上宽下窄的一种倒梯形断面。小箱梁中梁预制的宽度可以达到220cm，边梁预制的宽度需要达到235cm；跨中顶板的厚度需要保持20厘米，底板和腹板厚度跨中部分需要达到20cm，梁端处加厚至27cm。梁高需要达到145cm。下部结构0号桥台使用柱式台，3号桥台需要使用肋板台，桥墩需要使用柱式墩，墩台基础均需要使用钻孔灌注摩擦桩基础。因为桥梁的横向宽度相对要宽一些，设计选择一种左右分幅的模式展开设计，两幅桥需要建立2cm的变形缝，桥面需要运用双黄线对其进行隔开。

5结构计算

5.1上部构造计算

该桥主梁计算应用的是一种简支梁方式完成计算，主梁计算应用的是和豪土木桥梁博士针对本桥上部结构梁体所提出的模拟分析要求，主梁整体可以被详细的划分出16个单元以及17个节点。施工过程中，本桥使用的是一种预制吊装的模式施工大件荷载工况计算需要依照尼古拉/水工窄系列4纵列车型具体情况完成对横向以及纵向的双向输入。横向当前分布调整系数需要运用刚接板梁法完成所需要的计算，参照计算公路-I级中梁跨中横向分布系数能够提升到0.554，大件荷载中梁跨中横向其详细的分布系数要求提升0.27。参照大件公路设计技术指标给出严格规定，对大件荷载进行验算的同时4纵列车型其荷载效要求挑选组合系数1.1，验算荷载其本身并不要求把冲击系数计算在其中。其结构静力计算结果

（1）上部构造的使用状态下应力值如表1。

表 1 主梁正常使用状态下的应力值对比表

（2）承载能力极限状态正截面强度及支反力。

上部构造的当前的应力状态值其处于两种工况下存在的差异相对较小，可是正截面产生的强度和反力值则要大一些。通过分析可以得出，大件荷载的公路桥梁在进行上部计算过程中一定要关注判断承载能力极限值是不是能够满足基础要求，在两种工况下逐一比较，大件荷载模式下汽车荷载支反力值944kN可以达到公路I级荷载的支反力值346kN的三倍左右，所以需要对多种工作情况下产生的支反力值进行确认，并需要针对桥梁下部等结构逐一核算。

5.2下部构造计算

（1）盖梁的裂缝计算配筋包络图的对比

大件荷载工况当前的计算属于自定义的车辆输入。公路一级荷载工况影响下的计算结果其柱顶产生的反力值可以达到3825kN。大件荷载工况影响下其柱顶反力值需要达到7770kN。下部结构其在公路一级以及大件荷载等多种工况存在的差异性比较大，其中涵盖盖梁，和下部墩柱结果计算都需要有针对性的去完成多种工作情况下产生的计算校核。

    结束语

通过上文进行计算和对比后能够得出，本项目使用的大件车辆完成对主梁出现反力及应力产生的影响当前已经超出了公路I级汽车荷载对其造成的影响，采取对主梁尺寸展开的合理调整，采取不断提升主梁高度等多种措施。并且在大件车辆下完成对桥梁下部盖梁和墩柱以及桩长产生影响的测试要远远的高出当前现规范公路要求等级汽车荷载对其造成的影响，和公路I级汽车荷载影响下的桥梁来讲，大件荷载模式下桥梁需要关注使用不断提升盖梁截面尺寸以及配筋的方式，并联合提升墩柱直径等多种措施去满足最终提出的要求。

参考文献

[1]《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）[S].

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2012）[S].

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[4]邵旭东.桥梁工程（第二版）.北京：人民交通出版社，2007.

[5]关于城市桥梁大件车辆荷载的设计分析.工学版，2011，05：82~83