高速鐵路橋梁的荷載分哪幾種—高速橋梁設計荷載

摘 要：為提高橋梁設計水平從而確保橋梁結構的承載力以及安全性。文章結合實際在論述橋梁設計荷載以及組合優勢的同時，對荷載的分類以及選定內容進行探討，最后對橋梁設計荷載的策略以及橋梁組合形式要點進行研究，具體內容如下分析。

關鍵詞：橋梁工程;設計荷載;組合形式;

在橋梁設計的階段中，對于荷載及組合形式的確定要根據實際情況進行選擇，并且在設計環節要做好設計參數的控制，如此才能夠提高橋梁設計的穩定性。

公路橋梁設計環節，安全性是人們考慮的重點，其對于交通運行的總體效果存在直接的影響，所以必須加強監督與管理。在具體的公路橋梁開展荷載組合設計中，必須要綜合分析安全性的問題，設計人員必須對現場的交通運行情況有充分的了解，比如車輛荷載，然后根據該參數的要求進行荷載的組合優化設計，保證公路橋梁運行總體安全性合格，防止發生事故。

隨著我國基礎設施建設不斷加速進行，公路橋梁項目建設規模不斷的擴大，工程項目建設作業的成本也在不斷的提高，所以在公路橋梁的設計環節，綜合分析項目建設成本、使用年限、耐久性等方面要素，綜合各個要素統一設計分析，延長道路工程的使用壽命。

公路橋梁項目建設施工中，必須符合多種性能的使用標準要求，所以設計階段，必須要考慮到適用性方面的要素，比如對于橋梁項目中，行人通道是必不可少的，但是有些橋梁只設計了車輛通道，這樣就使得橋梁運行中，功能性方面有著一定的差別，其荷載與組合形式方面也有很大的差異，必須考慮到具體情況展開分析和判斷，以達到運行的標準要求。

公路橋梁的檢測環節，荷載試驗是重要工作，對于總體的效果產生直接的影響，其可以更加直觀的檢測橋梁荷載參數，該方法對于舊橋的評定存在直接的關系，也就是在狀態不明確的情況下開展檢測工作。從實際情況分析，將橋梁荷載試驗按照動載與靜載兩個方面進行。靜載試驗就是在被檢測橋梁上施加一個精力荷載，然后檢測其橋梁結構形式，可以確定荷載對于橋梁結構產生的影響，比如撓度、應變等。如果條件相當的情況下，需要進行實際測量值和理論參數值的對比分析，然后將其系數作為橫梁的基礎和依據，對比后實際測量值，才能夠評估出橋梁實際的荷載與承載力參數。動載試驗需要對橋梁運行中各種受力條件進行分析，從共振力、沖擊力等因素會給荷載產生一定的影響，也能夠充分的了解橋梁結構變化的問題，分析其耐受力對于外力所產生的持續性作用，以得出橋梁的性能與交通承載量參數，明確橋梁運行的安全性。從實際工作需要分析，在公路荷載中，很多方法并不具備實際操作性，這是因為長期運行中，環境因素、重力荷載持續性作用，導致承載失效情況的發生，這就需要對橋梁重新檢測，結合檢測結論展開橋梁的修復、加固等處理，以恢復橋梁的性能。而某些特殊的情況之下，即使新建設的橋梁也必須進行荷載檢測工作，具體是如下幾種情況：施工資料不完善或者設計方案丟失；沒有達到設計標準要求或者施工質量明顯比較差；經過一定時間的運行，導致橋梁發生嚴重病害問題或者承載性能比較弱的橋梁工程結構。

在新中國成立之后，我國的橋梁領域共計組織兩次有實際意義的系統化橋梁荷載調查分析工作：第一次調查在二十世紀的60年代開始，主要是對中小跨橋涵結構進行，以調查的結論為基礎，發布了“八五”規范；第二次調查是在二十世紀的90年代，該階段主要是根據我國的4條國道設置的觀測點進行調查，為橋梁設計規范的確定提供必要的基礎。但是因為我國的汽車保有量不斷的增多，交通運行環境不斷發生改變，對于橋梁的要求也在提高，尤其是高速公路橋梁，必須滿足交通量日益增大的要求。由此可見，在90年代發布的一系列標準已經難以滿足目前我國車輛荷載特征的要求。對于目前存在的問題，需要加強我國的橋梁工程結構的調查資料收集和使用，具體是通過高速公路收費站的重車資料分析，研究統計各項數據信息，但是該方式的調查比較單一，對于提升交通荷載效果并不明顯。

在公路橋梁的設計交通荷載中，不管是哪一個要素方面都是隨機性的時空變化系統，到目前為止，國際上的公路橋梁在研究中，并未展開全方位的交通荷載調查與分析。對于我國來說，目前最為完善的荷載調查就是“公路車輛荷載調查”,其能夠反映出我國的多條國道交通荷載車輛重量間距、交通流量等數據，形成大量的真實樣本數據信息，但是這些數據只能記錄白天車流量數據，夜晚的數據比較缺失，對于車輛流量數據統計有一定的偏差，而很多大型重載車輛都是在夜晚通行的。因此，必須總結出一種簡易、全面、實施性高的交通荷載展開參數調查與統計分析，從而使得樣本數據達到完整性標準。

傳統性的交通荷載車重參數主要是在收費站稱重系統內記錄，目前所應用的稱重設備中，比如WIN設備，其購置的成本較高，并且需要安裝到公路以下空間中。為了使得測量數據完全達到真實性、準確性的要求，車輛速度必須限定在合理的范圍內，如果選擇不當，容易給數據的準確性帶來不利的影響，因此有些學者開始研究橋梁動響應識別移動車輛荷載的方式。但是隨著研究的不斷深入進行，移動荷載識別方面出現了新的理論識別方式，但是只是在理論方面出發進行，研究過程中多數都是應用簡易化車輛模型的方法，和實際情況存在著過大的偏差，導致理論研究和實際應用存在相互脫節的情況。此外，因為理論移動荷載識別方法本身就有著缺陷問題，造成具體應用時有局限性存在，不能通過大數據實現交通荷載識別和分析，這就使得上述研究結論無法全面的應用到實踐中，給應用效果帶來影響。

目前的應用情況展開分析，在公路橋梁測量荷載選取中，存在隨機性的特點，而近十年來進行交通荷載調查研究中，進行模擬分析，還是沿用傳統的車重、車距、車速調查分析，同時還要設置了靜態化的交通荷載流?，F代社會科學技術不斷發展，很多學術領域都取得了較多的成果，都會分析荷載隨機性給交通荷載產生的實際應用，并且了解在荷載流建設環節的相應荷載參數的隨機性方面的問題，得到了相應的研究成果，同時結合實際需要建設了隨機性的數學模型。但是在進行全要素交通荷載隨機研究中，數學模型還停留在比較落后的情況，且隨機模型不能真實反映出交通荷載隨著車流變化的具體情況。因此，在隨機交通荷載調查與分析中，結合每個要素的具體情況，確定仿真模型，給公路橋梁建設施工提供幫助。

離心力是物體在旋轉時所形成的脫離旋轉中心存在的力，其可以保證物體脫離旋轉中心，并且沿著半徑方向逐步的發生偏離。在公路橋梁的設計環節，為了確保結構設計達到準確性、穩定性的標準要求，必須對橋梁的離心力可變荷載展開計算與分析。對于橋梁的彎曲半徑不足250 m的情況，在橋梁的設計環節，必須重點分析離心力方面的影響。設計時計算離心力參數，綜合分析具體的彎曲半徑、設計速度等因素，確保離心力參數符合精準度的標準要求，具體可見表1。

表1 標準值分析 導出到EXCEL

經過表1數據分析發現，車輛行駛的速度不變的情況下，道路的彎曲半徑不斷減小的情況下，離心力也會逐步的增大；曲線半徑相同的情況下，隨著車輛速度不斷的減小，離心力也會減??；車輛速度持續增大的情況下，曲線半徑減小時，離心力也會減??；車速持續減小的情況下，隨著曲線半徑減小，離心力會不斷的增大。

目前在車輛荷載的分析中，主要是從均布荷載與集中荷載方面進行分析。公路橋梁方案設計環節，加強車輛沖擊力的計算與分析，還要考慮到車輛荷載因素方面。在車輛沖擊力計算環節，應該綜合的分析結構基頻數據，還要了解到車輛產生的沖擊系數，通常該參數是比較大的。在公路橋梁的設計計算環節，選擇應用車道荷載的計算方式，還要進行合理的布局設計與分析，此外，在公路橋梁涵洞、擋土墻等部分的壓力計算中，必須分析車輛荷載的影響，以保證其符合車輛荷載的運行標準和要求。

風荷載也是橋梁設計中必然要分析的一個因素，其受到地理環境、地形地貌、公路橋梁結構形式方面的影響?；诖?，公路橋梁的設計環節，不能忽視風荷載的因素影響，詳細的計算和分析，以確保風荷載不會給橋梁的總體運行效果產生過大的影響。在具體的設計計算中，按照目前我國的國家標準要求，選取合適計算公式，確定最大風速參數，從而得出風荷載的影響，對于提升橋梁運行的安全性產生積極的作用。

橋梁運行中，溫度荷載的影響比較大，也是難以避免的，這與橋梁所處環境存在關系。溫度荷載主要是因為環境以及日照的變化之下所產生的影響，尤其是季節性溫差的存在，需要查詢等溫線數據，結合橋梁運行現場的情況不斷的做出修正處理。一般來說，對于50年最小溫度應該增加2 ℃;對于50年最大溫度應該減小2 ℃。同時，季節性的溫差設計中，還要考慮到項目所在地區的海拔高程做出修正，一般情況下高程每增加100 m, 最小溫度需要減小0.5 ℃,而最大溫度則應該減小1 ℃。日照溫差也會給公路橋梁的各個梯度溫度形成影響，不同斷面形式要選擇不同的鋪裝類型，都會產生一定的變化。按照目前我國的國家標準和規范的要求，結合現場的實際需要，選擇合適的橋面鋪裝施工方式，同時應該考慮到溫度的變化，尤其是晝夜溫差，以保證結構的性能合格，消除溫度荷載對于橋梁的不利影響。

公路橋梁的設計環節，不同組合箱梁的效應值是不同的，分析了解跨徑變化所出現的變化參數值，不同國家在進行橋梁荷載設計環節，有著明顯的差異和不同，具體是從荷載效應方面展開分析。英國的標準中，設定的荷載標準值的彎曲半徑參數比較低，是我國設定的0.4～0.5倍之間。但是也要注意，在橋梁的跨徑尺寸不斷增大的情況下，橋梁荷載效應值的變化也會發生，其有著明顯的變化趨勢。所以從實際設計的角度出發分析，考慮到橋梁運行的極限條件，分析掌握各個方面所產生的差異影響，才能保證結構的性能合格，提高施工質量標準。

某橋梁項目設計為省道上，為一級道路的形式，雙向四車道，行駛速度設定為80 km/h, 該橋梁設計在曲線上，其半徑尺寸為250 m, 方案設計為預應力簡支梁連續小箱梁的結構形式。從現場的設計情況分析，該橋梁項目長度較長，并且設計在曲線的位置上，在橋梁的設計環節，分析荷載設計與組合標準要求，考慮到項目運行時各種荷載的影響，做好組合設計規范化、標準化設計，同時設計人員分析最不利組合開展結構配筋的設計，保證橋梁結構的受力條件滿足，達到正常運行的標準和要求。

(1)永久荷載。對于本次橋梁設計中，上部結構與下部結構分別受力計算分析，其永久荷載設計時，主要是從結構自重、混凝土收縮徐變方面出發進行。(2)可變荷載。本次橋梁設計環節，可變荷載的影響也是不容忽視的，主要是從車輛荷載、車輛沖擊力、車輛離心力、風荷載、溫度荷載方面出發進行計算分析。(3)偶然荷載。該荷載在橋梁設計環節是不進行考慮的，此外，該橋梁項目施工所在部位的地震烈度為8級，所以必須進行抗震性方面的計算和分析。在荷載組合設計中，結合不同荷載的類型，選擇極限條件之下的荷載組合形式，了解承載力極限條件下的荷載組合分析，從而可以達到最不利條件之下結構設計和計算的標準要求，符合橋梁現場運行環境的實際需要。

綜上所述，交通事業不斷發展背景下，交通橋梁項目建設速度加快，同時公路荷載也在不斷的增大，所以在橋梁設計中，分析不同荷載的影響，并且分析組合荷載參數，滿足現場的荷載運行標準要求，對于提升橋梁運行質量以及交通事業發展產生積極的作用。

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