淺談橋樑設計中的荷載問題及處理措施論文
橋樑設計是一項複雜而又系統的工作，要考慮到天氣、溫度等多種因對橋樑結構和功能的影響，才能在設計時對後期使用作預防和準備，以保證橋樑的長期質量。下面是小編收集整理的淺談橋樑設計中的荷載問題及處理措施論文，希望對您有所幫助！
摘要：自改革開放後，我國經濟快速發展，公共設施建設如火如荼地進行著，人們對日常生活水平的要求也有所提高，特別重視交通運輸的建設。隨著行車密度、車輛過載和交通量的越來越大，科學的橋樑設計已成為保證交通運輸安全和提高運輸效率的重要因素。基於我國橋樑設計現狀以及橋樑設計中存在的問題，提出在橋樑設計中應綜合考慮車輛活載、可能的衝擊力作用效果以及人群荷載，選擇標準的荷載規範，爭取達到最合適的荷載範圍，確保橋樑安全。
關鍵詞： 橋樑設計； 荷載問題； 處理措施
隨著我國經濟的迅速發展，公路、橋樑上集裝箱運輸、載重貨物運輸、拖掛運輸等重型車輛日益增多，大型平板車和礦山運載車等特種工程車也經常出現，這些都對橋樑設計帶來高規格的要求。對於橋樑，尤其是大跨徑橋樑而言，其設計要結合當地實際情況，在確保技術可行的條件下，進行大量的分析調查，然後制訂方案，確保橋樑建設的安全性和可靠性。
1、荷載的定義
一般將所有引起結構反應的因素稱之為“荷載”，其實這種做法缺乏科學性和準確性。因為引起結構反應的因素分為施加於結構上的外力和不以外力形式施加於結構這兩種。其中，施加於結構的外力包括人群、車輛還有結構自重，人群和車輛是不穩定因素，它們都是直接作用於結構的，可以稱之為“荷載”。但是，不以外力形式施加於結構的，其產生的反應是與結構本身的特徵和結構所處的環境有關，如基礎變位、地震、徐變、混凝土收縮、溫度變化等，這些因素是間接作用於結構的，所以不能稱之為“荷載”，會造成人們的誤解。當前，國際上將所有造成結構反應的統稱為“作用”，將直接施力於結構的作用定義為“荷載”。
2、橋樑設計的現狀
當前，在橋樑設計過程中，大多數的設計者只考慮到了橋樑強度，而忽略了耐久性，偏重於強度極限狀態而忽略了使用極限狀態，偏重於結構建造而忽略了結構維護。事實上，那就行僅僅作為概念之一被設計者作為考量因素，卻沒有在橋樑的實際設計中引用，也沒有明確的期限規定，且沒有任何維護、使用條件的具體宣告。沒有任何組織對耐久性進行專門的研究和設計，對材料和結構措施以及設計程式的操作，都沒有對橋樑的耐久性做保證。因此，橋樑結果的使用效能差、使用期限短、安全事故頻頻發生這些不良後果就是最好的印證，在一定程度上，這些均與橋樑設計者的設計有關。
3、橋樑設計中對於荷載問題的要求
橋樑設計中最常出現問題就是可變活載，即汽車荷載，而汽車荷載又包括兩種，為公路一級和公路二級，由車輛荷載和車道荷載兩者組成，而車道荷載又由幾種荷載和均布荷載構成。一般情況下，採用車道荷載的計算方法對橋樑的整體結構進行估算，運用車輛荷載對橋臺、區域性載入、涵洞、當塗牆土壓力等進行計算。值得注意是，車輛荷載和車道荷載不能疊加重複。人群荷載在橫向應佈置在人行道淨寬度內，在縱向應施加在可以使主樑產生最不利荷載效應的區段裡。 當橋樑計算跨徑小於或等於50m時，公路橋樑的荷載標準值為3．0kN／m；當橋樑的計算跨徑等於或大於150m時，為2．5kN／m；當橋樑的計算跨徑在50～150m範圍時，按線性內插得到人群荷載標準值。對於連續結構的橋樑，以主跨為準，對位於城鎮郊區人群密集地區的公路橋，人群荷載標準值取上述規定值的'1.15倍。對人行橋，人群荷載標準為3．5kN／m。城市的橋樑按照國家相關標準，人行道板應該按照1.5KN/mm(鐵路橋)或者4.0KN/mm(公路橋)進行荷載檢測，將人群作用與欄杆上的水平推力按照0.75KN/m的標準進行考量，而作用於扶手或者立柱的豎向作用力按照1.0KN考慮。所有涵洞、橋樑建設包括鐵路、公路、水利等其他設施建設均以國際標準為原則進行建造。但是隨著時代的變遷，科技的發展，現在的橋樑設計與以往大有不同。現在將荷載分為三種：偶然作用的荷載、永久作用的荷載、可變作用的荷載。縱觀我國的橋樑建設實況，城市規範中集中的荷載比較小，均布荷載比較大。另外，由於公路荷載充氣係數的大幅度提高，其最大跨徑都將20m作為界限，而車輛荷載一般用於計算橋臺、行車道板和橫隔梁的計算。
橋樑荷載設計中，按正常使用極限狀態和承載能力極限狀態進行作用效應組合，最不利的效應組合設計有三種：一是持久狀況，指橋涵使用的過程中長期承受汽車荷載、結構重力等作用的狀況，它要求對設想的結構功能進行全面的設計，這種全方位的設計包括正常使用極限狀態和進行承載能力極限狀態兩種，對兩種都要進行詳細設計；二是暫時狀況，指橋涵在使用過程中會承受著臨時作用力，這種狀態下進行承載能力極限狀態的預測和設計，在必要時追加正常使用狀態的設計工作；三是偶然狀況，一般指橋涵在使用過程中可能會遭遇偶然的自然災害，入地震等，對橋樑的結構和功能會有所影響，而這種不確定因素就無需正常狀態的設計，只需要做好承載能力及極限狀態的設計即可。
4、橋樑設計中存在的問題
橋樑載重能力設計不足是目前橋樑設計中存在的主要問題。橋樑設計的過程中，橋樑的在載重力有承載能力和正常使用兩種極限狀態。承載能力不足既指超出橋樑的承載極限之後，結構整體或某部位的穩定性就會受到破壞，又指在重複荷載的情況下，橋樑混凝土構件超出疲勞極限而喪失其穩定性。目前，有些規範指出在橋樑設計中，對於重複荷載產生的破壞可以不予考慮，這對於橋樑主樑設計是非常有效的，但是若在橋樑的其他部分設計中直接忽視的話則對橋樑的安全性和年久性是非常不利的。
5、處理措施
5．1加強管理，儘量避免橋樑超載問題
目前，在我國橋樑的超載現象可以分為三種：一是一些較早時期修建的老橋樑的超齡負載運營；二是橋樑在實際通行過程中的車流量超過了設計上限；三是個別車輛存在違規超載現象。在橋樑設計中，為了計算方便，建議設計荷載選擇均布荷載及集中荷載組合。城市橋樑中，低於50m跨度的中小型跨度橋佔大多數， 荷載連續，建議參照《公路橋樑設計通用規範》（JTG D60—2004）； 5～50m跨度橋樑按照荷載的內插來考慮。 針對不同型別的橋樑，應該參照相應的橋規， 選擇標準規範去設計實施。
5．2 突出結構的耐久性問題並予以重視
橋樑在實際的建造和使用中，要保證其功能能夠長久穩定，在後期使用的過程中，會遭受到自然環境的破壞以及人為的損害，另外還有地震、颱風等惡劣天氣的影響和摧毀，這對橋樑自身來說都是一種挑戰。其結構會有所變化，功能會逐漸弱化，導致橋樑本身或多或少受到不同程度的損壞。據相關資料表示，我國的大部分橋樑的重建或者改建均與這些因素有關。總而言之，橋樑設計者應該突出橋樑結構的耐久性設計，加強前期調查和實地檢測。
6、結語
橋樑設計是一項複雜而又系統的工作，要考慮到天氣、溫度等多種因對橋樑結構和功能的影響，才能在設計時對後期使用作預防和準備，以保證橋樑的長期質量。而荷載設計又是一項錯綜複雜的體系，需要設計者耗費大量的時間和精力。但是，作為設計者，也不能夠忽視。橋樑在設計荷載時，應該綜合考慮實際需要，因為橋樑設計方案的優劣會影響到橋樑的質量，以及人們生命財產的安全。因此在橋樑設計中，應考慮車輛活載以及可能的衝擊力作用效果，以及人群荷載，選擇標準的荷載規範，對橋樑進行處理，爭取達到最合適的荷載範圍，在保證安全的前提下，方便人們出行需要。
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