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桥梁车辆设计过程需要考虑的荷载问题

日期:2021/7/27 Click:489
在设计的过程中,从相应设计规范中可以掌握桥梁的正态变化规律,进而可以实现准确的桥梁使用状态的模拟确定,只有这样才能真正保证设计方案中的荷载参数达到实际交通运行的需要,促进桥梁使用安全性和稳定性的提升,延长使用寿命,为当地的交通发展提供有利的支持。
以一个大跨桥工程项目为研究对象,对桥梁车辆设计过程中需要考虑的载荷问题进行研究,详细阐述了大跨桥设计载荷过程中需要遵循的要求,在总结国内桥梁车辆载荷设计标准的同时,深入分析了大跨桥车辆载荷设计的要点。通过分析,在设计过程中,需要从相应的设计规范中掌握桥梁的正态变化规律,确定桥梁的使用状态模拟,确保设计方案中的负荷参数达到实际交通运行的需要。

公路桥架在设计过程中,需要从公路桥架标准载荷的角度出发,对桥架工程中的安全性和经济性等因素进行全面的分析。桥梁设计过程中应用的车辆负荷标准是保证桥梁在建设完成后能够正常运行的重要参数,如果不满足相关标准的要求,桥梁运行的安全性就不能保证。因此,车辆负荷是保证桥梁正常使用的重要技术参数,也关系到经济效益和社会效益。在中小型跨径桥梁施工中,重载车辆出现的概率直接影响横向折减系数。随着目前中国桥梁跨度尺寸的变化,多车道的横向折叠系数也成为设计者必须重视的技术参数。

1桥梁设计负荷要求

1.1道路桥梁安全性。公路桥梁在设计阶段应重点考虑其安全性,是公路桥梁的基本性能。桥梁设计技术人员应深入该地区实地调查分析,了解当地交通运行状况和负荷数据,从负荷角度实施组合设计,全面提高桥梁运行安全性,有效降低桥梁交通事故发生率。1.2公路桥梁的耐久性。当前,我国公路桥梁被广泛的建设和投入使用,建设成本也在不断提升,所以在桥梁设计中应该综合考虑到施工成本、耐久性等方面,选择合理的设计方案,进而延长其使用周期。1.3公路桥梁的适用性。桥梁需要满足多方面的需求,在设计过程中,必须从适用性的观点出发,选择科学合理的设计方案。例如,某些桥梁中需兼具车辆行驶和行人行走,而有些桥梁只会通过车辆,这种桥梁的功能性差异,决定了其设计方案的不同,荷载与组合形式也存在很大的区别[1]。

2工程概况

某桥梁处在我国的南方某地区中,整个高速公路项目中共有2座大跨径桥梁,其间隔距离为8km。该地区分布多条高速公路,国省干道数量也较多,当地经济发展非常快,但随着社会的发展,重载运输车辆数量不断增加,交通运输量的急剧增加,该地区桥梁负荷不能满足使用要求,造成了很大的安全危险。从这个设计方案可以看出,这座桥梁工程的主体部分采用预应力混凝土结构形式,主跨度为150m,其他结构尺寸为90m+150m+90m,其中跨中箱为4m,桥顶箱的标高为9m,桥面形式为双向四车道,跨度为12.5m。

3桥架负荷设计标准

3.1城市桥架设计规范。从相应的国家标准和技术规范要求来看,度在150m以下的桥梁结构,其汽车负荷应符合相应的设计规范要求,同时应综合考虑当地交通运行状况和车道负荷。在确定桥架的主体结构时,需要综合考虑车辆负荷的重要数据,明确各项技术参数,为设计提供基础条件。在计算桥梁结构尺寸的过程中,车辆负荷和车道负荷不能重复计算。例如,某城市的两条道路在设计过程中,需要根据加载处理方式计算确定技术参数,正确判定跨径负载系数,确定均匀负载标准值q和集中负载标准值p。在确定桥梁弯矩参数时,应该以均匀荷载qM为基础,设计弯矩结构,要通过确定均匀荷载参数q。如果桥梁的跨度尺寸处于20~150m范围内,则需要设计为四车道以上[2]。

3.2道路桥的设计通用规范。根据道路桥设计技术规范的要求进行设计,考虑到车辆计算图和负荷标准、纵向折扣系数确定最终技术参数:(1)根据目前中国的技术标准分析,可以根据汽车负荷参数将道路分为-I级和道路-ii级。(2)汽车载荷参数是将车辆载荷与车道载荷一起计算确定,均布载荷、集中载荷是道路设计的重要参数,也是确定桥梁结构形式的重要参数。通过文献[3],在计算桥梁负荷参数的过程中,车辆和车道负荷数据不能重复计算。

(3)在二级道路设计过程中,发现该地区交通运行量较大,重载车辆较多,桥梁设计过程中,需要严格按I道路设计的四级以上重载车辆数据较少,在确定设计方案的过程中,可以按II道路进行。在I级道路上,其负荷分布比较均匀,因此集中负荷pk值可以确定为10.5kN/m,因此对于跨尺寸为5m的桥上,作用标准值可以确定为180kN的跨度尺寸在50m以下的桥上,pk参数值的确定应严格按照360kN进行根据剪力效果参数值的计算,pk参数值应以1.2倍计算。道路-ⅱ工程在设计过程中,从车道均匀负荷参数和集中负荷参数的确定过程中,在确定-I级0.75倍的同时,可以正确判定工程的技术参数[3]。

四大跨桥车辆载荷模型建立

4.1大跨桥交通状况查询。从当地交通运输状态调查报告可以看出,经过长期交通运输数据统计分析,该地区桥梁中单日通车数量为77400辆,最大车流量为82290辆,从当前数据统计分析中发现6条车道对比,6条车道的车辆运行量最大。根据当地交通运行情况分析可以确定,地区的载荷模型分析详见表1。从表1中的统计数据可以看出,整条公路的右车道行驶的车辆卡车已经占地区卡车通行量的60.89%,中、左车道总通行的卡车比例分为35.72%、10.74%,这个数据的分析也可以判断,这条桥的卡车主要集中在一六条车道上。因此,在确定桥梁设计方案时,需要将该车道中车辆通行量的数据作为计算载荷参数,然后验模型,最终确定最合理的桥梁施工方案,满足当地交通运行的需要,满足桥梁施工质量、耐久性的要求,也能促进当地经济的发展[4]。

4.2各类车型车辆荷载标准值计算。本次桥梁的技术参数计算的过程中,确定100年为基础时间段,利用公式FT(x)=[F(x)]×36500可以准确确定相应技术值,进而可以准确计算出该桥梁中的最大车辆荷载参数值,也能够判定该桥梁中通行的车辆荷载标准参数,最终可以明确桥梁结构设计的主要技术参数,以达到当地交通通行量的需要。从上述的分析数据资料中可以确定,本次桥梁在进行设计的过程中,基准周期内部选择效应参数值,然后利用正态分布的方式确定最终的技术参数,以满足桥梁耐久性的使用需要。

4.3大跨度桥架结构设计载荷模型。综合上述理论分析资料,以及工程实践情况为基础,以桥梁设计中的均布载荷参数q1+两侧均布载荷q2为主要基础数据参数,确定载荷参数,可判定桥梁两侧载荷数据为均布载荷参数,该参数因桥梁跨径尺寸的增大而逐渐减少根据负载效果等效果的基本原理进行桥梁设计确定,结合相应的技术参数计算,可以确定不同跨度技术参数的负载数值,具体的数据截取范围如表2所示[5]。

5结语

大跨度桥梁在设计过程中,需要充分考虑桥梁负荷的影响,综合考虑多方面因素,确定最佳设计方案。正因为桥梁设计具有很高的复杂性,有很多影响因素,所以在开始设计之前要深入了解现场的实际情况,综合分析当地的交通运行状态,了解重载车辆的行驶规则,最终确定影响桥梁寿命的重要因素,选择更科学合理的桥梁设计方案。在设计的过程中,从相应设计规范中可以掌握桥梁的正态变化规律,进而可以实现准确的桥梁使用状态的模拟确定,只有这样才能真正保证设计方案中的荷载参数达到实际交通运行的需要,促进桥梁使用安全性和稳定性的提升,延长使用寿命,为当地的交通发展提供有利的支持。

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