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淺談橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問(wèn)題及處理措施論文
橋梁設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又系統(tǒng)的工作，要考慮到天氣、溫度等多種因?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)和功能的影響，才能在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)后期使用作預(yù)防和準(zhǔn)備，以保證橋梁的長(zhǎng)期質(zhì)量。下面是小編收集整理的淺談橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問(wèn)題及處理措施論文，希望對(duì)您有所幫助！
摘要：自改革開(kāi)放后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，公共設(shè)施建設(shè)如火如荼地進(jìn)行著，人們對(duì)日常生活水平的要求也有所提高，特別重視交通運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)。隨著行車(chē)密度、車(chē)輛重載和交通量的越來(lái)越大，科學(xué)的橋梁設(shè)計(jì)已成為保證交通運(yùn)輸安全和提高運(yùn)輸效率的重要因素�；谖覈�(guó)橋梁設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及橋梁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，提出在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮車(chē)輛活載、可能的沖擊力作用效果以及人群荷載，選擇標(biāo)準(zhǔn)的荷載規(guī)范，爭(zhēng)取達(dá)到最合適的荷載范圍，確保橋梁安全。
關(guān)鍵詞： 橋梁設(shè)計(jì)； 荷載問(wèn)題； 處理措施
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路、橋梁上集裝箱運(yùn)輸、載重貨物運(yùn)輸、拖掛運(yùn)輸?shù)戎匦蛙?chē)輛日益增多，大型平板車(chē)和礦山運(yùn)載車(chē)等特種工程車(chē)也經(jīng)常出現(xiàn)，這些都對(duì)橋梁設(shè)計(jì)帶來(lái)高規(guī)格的要求。對(duì)于橋梁，尤其是大跨徑橋梁而言，其設(shè)計(jì)要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在確保技術(shù)可行的條件下，進(jìn)行大量的分析調(diào)查，然后制訂方案，確保橋梁建設(shè)的安全性和可靠性。
1、荷載的定義
一般將所有引起結(jié)構(gòu)反應(yīng)的因素稱(chēng)之為“荷載”，其實(shí)這種做法缺乏科學(xué)性和準(zhǔn)確性。因?yàn)橐鸾Y(jié)構(gòu)反應(yīng)的因素分為施加于結(jié)構(gòu)上的外力和不以外力形式施加于結(jié)構(gòu)這兩種。其中，施加于結(jié)構(gòu)的外力包括人群、車(chē)輛還有結(jié)構(gòu)自重，人群和車(chē)輛是不穩(wěn)定因素，它們都是直接作用于結(jié)構(gòu)的，可以稱(chēng)之為“荷載”。但是，不以外力形式施加于結(jié)構(gòu)的，其產(chǎn)生的反應(yīng)是與結(jié)構(gòu)本身的特征和結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境有關(guān)，如基礎(chǔ)變位、地震、徐變、混凝土收縮、溫度變化等，這些因素是間接作用于結(jié)構(gòu)的，所以不能稱(chēng)之為“荷載”，會(huì)造成人們的誤解。當(dāng)前，國(guó)際上將所有造成結(jié)構(gòu)反應(yīng)的統(tǒng)稱(chēng)為“作用”，將直接施力于結(jié)構(gòu)的作用定義為“荷載”。
2、橋梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
當(dāng)前，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，大多數(shù)的設(shè)計(jì)者只考慮到了橋梁強(qiáng)度，而忽略了耐久性，偏重于強(qiáng)度極限狀態(tài)而忽略了使用極限狀態(tài)，偏重于結(jié)構(gòu)建造而忽略了結(jié)構(gòu)維護(hù)。事實(shí)上，那就行僅僅作為概念之一被設(shè)計(jì)者作為考量因素，卻沒(méi)有在橋梁的實(shí)際設(shè)計(jì)中引用，也沒(méi)有明確的期限規(guī)定，且沒(méi)有任何維護(hù)、使用條件的具體聲明。沒(méi)有任何組織對(duì)耐久性進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究和設(shè)計(jì)，對(duì)材料和結(jié)構(gòu)措施以及設(shè)計(jì)程序的操作，都沒(méi)有對(duì)橋梁的耐久性做保證。因此，橋梁結(jié)果的使用性能差、使用期限短、安全事故頻頻發(fā)生這些不良后果就是最好的印證，在一定程度上，這些均與橋梁設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)有關(guān)。
3、橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)于荷載問(wèn)題的要求
橋梁設(shè)計(jì)中最常出現(xiàn)問(wèn)題就是可變活載，即汽車(chē)荷載，而汽車(chē)荷載又包括兩種，為公路一級(jí)和公路二級(jí)，由車(chē)輛荷載和車(chē)道荷載兩者組成，而車(chē)道荷載又由幾種荷載和均布荷載構(gòu)成。一般情況下，采用車(chē)道荷載的計(jì)算方法對(duì)橋梁的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行估算，運(yùn)用車(chē)輛荷載對(duì)橋臺(tái)、局部加載、涵洞、當(dāng)涂墻土壓力等進(jìn)行計(jì)算。值得注意是，車(chē)輛荷載和車(chē)道荷載不能疊加重復(fù)。人群荷載在橫向應(yīng)布置在人行道凈寬度內(nèi)，在縱向應(yīng)施加在可以使主梁產(chǎn)生最不利荷載效應(yīng)的區(qū)段里。 當(dāng)橋梁計(jì)算跨徑小于或等于50m時(shí)，公路橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3．0kN／m；當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑等于或大于150m時(shí)，為2．5kN／m；當(dāng)橋梁的計(jì)算跨徑在50～150m范圍時(shí)，按線性?xún)?nèi)插得到人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于連續(xù)結(jié)構(gòu)的橋梁，以主跨為準(zhǔn)，對(duì)位于城鎮(zhèn)郊區(qū)人群密集地區(qū)的公路橋，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取上述規(guī)定值的1.15倍。對(duì)人行橋，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)為3．5kN／m。城市的橋梁按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，人行道板應(yīng)該按照1.5KN/mm(鐵路橋)或者4.0KN/mm(公路橋)進(jìn)行荷載檢測(cè)，將人群作用與欄桿上的水平推力按照0.75KN/m的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考量，而作用于扶手或者立柱的豎向作用力按照1.0KN考慮。所有涵洞、橋梁建設(shè)包括鐵路、公路、水利等其他設(shè)施建設(shè)均以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為原則進(jìn)行建造。但是隨著時(shí)代的變遷，科技的發(fā)展，現(xiàn)在的橋梁設(shè)計(jì)與以往大有不同�，F(xiàn)在將荷載分為三種：偶然作用的荷載、永久作用的荷載、可變作用的荷載�？v觀我國(guó)的橋梁建設(shè)實(shí)況，城市規(guī)范中集中的荷載比較小，均布荷載比較大。另外，由于公路荷載充氣系數(shù)的大幅度提高，其最大跨徑都將20m作為界限，而車(chē)輛荷載一般用于計(jì)算橋臺(tái)、行車(chē)道板和橫隔梁的計(jì)算。
橋梁荷載設(shè)計(jì)中，按正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，最不利的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)有三種：一是持久狀況，指橋涵使用的過(guò)程中長(zhǎng)期承受汽車(chē)荷載、結(jié)構(gòu)重力等作用的狀況，它要求對(duì)設(shè)想的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)，這種全方位的設(shè)計(jì)包括正常使用極限狀態(tài)和進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)兩種，對(duì)兩種都要進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)；二是暫時(shí)狀況，指橋涵在使用過(guò)程中會(huì)承受著臨時(shí)作用力，這種狀態(tài)下進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)，在必要時(shí)追加正常使用狀態(tài)的設(shè)計(jì)工作；三是偶然狀況，一般指橋涵在使用過(guò)程中可能會(huì)遭遇偶然的自然災(zāi)害，入地震等，對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)有所影響，而這種不確定因素就無(wú)需正常狀態(tài)的設(shè)計(jì)，只需要做好承載能力及極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)即可。
4、橋梁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
橋梁載重能力設(shè)計(jì)不足是目前橋梁設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題。橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，橋梁的在載重力有承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)。承載能力不足既指超出橋梁的承載極限之后，結(jié)構(gòu)整體或某部位的穩(wěn)定性就會(huì)受到破壞，又指在重復(fù)荷載的情況下，橋梁混凝土構(gòu)件超出疲勞極限而喪失其穩(wěn)定性。目前，有些規(guī)范指出在橋梁設(shè)計(jì)中，對(duì)于重復(fù)荷載產(chǎn)生的破壞可以不予考慮，這對(duì)于橋梁主梁設(shè)計(jì)是非常有效的，但是若在橋梁的其他部分設(shè)計(jì)中直接忽視的話則對(duì)橋梁的安全性和年久性是非常不利的。
5、處理措施
5．1加強(qiáng)管理，盡量避免橋梁超載問(wèn)題
目前，在我國(guó)橋梁的超載現(xiàn)象可以分為三種：一是一些較早時(shí)期修建的老橋梁的超齡負(fù)載運(yùn)營(yíng)；二是橋梁在實(shí)際通行過(guò)程中的車(chē)流量超過(guò)了設(shè)計(jì)上限；三是個(gè)別車(chē)輛存在違規(guī)超載現(xiàn)象。在橋梁設(shè)計(jì)中，為了計(jì)算方便，建議設(shè)計(jì)荷載選擇均布荷載及集中荷載組合。城市橋梁中，低于50m跨度的中小型跨度橋占大多數(shù)， 荷載連續(xù)，建議參照《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）； 5～50m跨度橋梁按照荷載的內(nèi)插來(lái)考慮。 針對(duì)不同類(lèi)型的橋梁，應(yīng)該參照相應(yīng)的橋規(guī)， 選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范去設(shè)計(jì)實(shí)施。
5．2 突出結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題并予以重視
橋梁在實(shí)際的建造和使用中，要保證其功能能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定，在后期使用的過(guò)程中，會(huì)遭受到自然環(huán)境的破壞以及人為的損害，另外還有地震、臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的影響和摧毀，這對(duì)橋梁自身來(lái)說(shuō)都是一種挑戰(zhàn)。其結(jié)構(gòu)會(huì)有所變化，功能會(huì)逐漸弱化，導(dǎo)致橋梁本身或多或少受到不同程度的損壞。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表示，我國(guó)的大部分橋梁的重建或者改建均與這些因素有關(guān)。總而言之，橋梁設(shè)計(jì)者應(yīng)該突出橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，加強(qiáng)前期調(diào)查和實(shí)地檢測(cè)。
6、結(jié)語(yǔ)
橋梁設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而又系統(tǒng)的工作，要考慮到天氣、溫度等多種因?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)和功能的影響，才能在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)后期使用作預(yù)防和準(zhǔn)備，以保證橋梁的長(zhǎng)期質(zhì)量。而荷載設(shè)計(jì)又是一項(xiàng)錯(cuò)綜復(fù)雜的體系，需要設(shè)計(jì)者耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。但是，作為設(shè)計(jì)者，也不能夠忽視。橋梁在設(shè)計(jì)荷載時(shí)，應(yīng)該綜合考慮實(shí)際需要，因?yàn)闃蛄涸O(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣會(huì)影響到橋梁的質(zhì)量，以及人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此在橋梁設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮車(chē)輛活載以及可能的沖擊力作用效果，以及人群荷載，選擇標(biāo)準(zhǔn)的荷載規(guī)范，對(duì)橋梁進(jìn)行處理，爭(zhēng)取達(dá)到最合適的荷載范圍，在保證安全的前提下，方便人們出行需要。
參考文獻(xiàn)
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