基于重载车拥堵工况下的桥梁受力影响分析

在城市郊区集中运行的情况屡见不鲜，处于平交口的桥梁更是出现了重载车排队等红灯的极端情况，给桥梁结构的安全及耐久 性造成较大影响。本文以某实际案例为背景，研究分析重载车拥堵工况下对桥梁内力影响,并根据研究结论对道路运营管理部

门提出相应建议,同时为类似条件下的桥梁设计提供参考。关键词：重载车;拥堵;轴重;耐久性中图分类号:U441+. 2 文献标识码：A 文章编号：1673-5781（2019）04-0503-020引 言目前正是我国城市化进程高速发展的时期，由于城市建设 及运营的需求，重载货车数量及轴重显著增加,加之现实生活

中很多大货车有超载的情况，特别是运输粉渣、矿料等大货车，

550kN）和具有规定间距的若干标准车（双轴,200kN ）组成的 （图1）。考虑该图式加载计算不方便，且计算效应随桥梁跨径 的变化是不连续的,2004通规E开始采用由均布荷载乞和集

中荷载f组成的车道荷载进行整体计算，集中荷载Pk相当

于加重车的作用。2015通规页对车道荷载中集中荷载R的 起始计算标准提高，由180kN提高至270kNo70 130其重量可能已经大大超出设计荷载口②，如2012年8月24日

哈尔滨阳明滩大桥坍塌事故中的4台货车核载总量为102t,实

载总量为395t,总超载为293t,车货总重485t⑶。可见，此类

重载超载车连续密集排布的情况对桥梁结构的安全危害性极

?0 130 30 120 140 14015___o<4

1,4to no to no_ ________

大，必须引起足够的重视。1工程背景某大桥桥梁跨径布置为：7X35mT梁+ （ 65 +102 + 65） m 变截面连续梁+ 5X35mT梁，全长656. 0mo现状为一级公

图1汽车一超20级荷载计算图式根据《关于在全国开展车辆超限超载治理工作的实 施方案》的规定，五轴车辆其车货总重不超过50t,六轴及六轴

以上车辆，其车货总重不超过55to为使问题分析得到简化，本 次计算重载车队拟采用19通规汽车一超20级荷载车队中

路,桥面标准宽度：2. 5m人行道+ 23m行车道+ 2. 5m人行

道，全宽28m,纵坡2. 5%,桥涵设计荷载公路一I级。桥梁南

的五轴加重车（轴重55t,不考虑超载因素）按拥堵情况进行密

侧尽头即为平交口。被交路现状为二级公路,路面宽15m,远 期将规划为城市主干道，规划路面宽度为22. 5mo近日附近群众反映，夜间此平交口由于交通信号灯，

集排布。考虑车尾、车头尺寸及停车间距，前车后轴与后车前

轴间距按4m考虑,并按照最不利影响线布置。有较多重载车辆密集在桥梁上排队等候通行,且拥堵长度较

长,担心对大桥安全产生不利影响。针对此情况，笔者采用有

3重载车拥堵工况下桥梁内力分析为同时对比不同时期规范设计荷载的计算效应，本次分别

限元软件对在此不利工况下桥梁进行结构受力影响计算，并与

大桥设计荷载计算结果进行比对分析。将19通规汽车一超20级荷载、2004通规公路一I级车道

荷载、2015通规公路一I级车道荷载及本次重载车在拥堵工

2汽车荷载分析大桥设计荷载采用公路一I级，该桥设计于2011年，执行

况密集排布的汽车荷载效应一并进行计算分析。车辆拥堵基

本位于南侧5X35m先简支后连续T梁，考虑5跨连续梁中间

3跨受力情况类似，故本文拟按3X35m连续梁进行模拟，采用

《公路桥涵设计通用规范标准》（JTG D60 — 2004），相当于原 MIDAS建立单梁模型,不考虑恒载作用,其活荷载横向分配系

数采用刚性横梁法、刚接板（梁）法和梁格法三种计算方法，取

19通规⑷的汽车一超20级荷载。汽车一超20级是表示正 常通行状态按车列布载，该车队是以一辆加重车（五轴，

收稿日期：2019-04-29 ；修改日期:2019-06-04其中最大值控制计算。其正弯矩计算结果对比如图2所示。作者简介:张安林（1987-）,男,安徽天长人，硕士，工程师.《工程与建设》2019年第33卷第4期 503研 窕 与 探 索 张安林:基于重载车拥堵工况下的桥梁受力影响分析YANJIUYUTANSUO图2 3X35m连续T梁正弯矩计算对比结果(MVmax)由图2中可以看出，重载车队密集排布所产生的最大跨中 正弯矩在这四种荷载形式中最大,明显大于其设计荷载2004

通规公路一I级车道荷载的计算结果，边跨跨中比值为1. 22

倍，中跨跨中比值为1. 09倍。同时不难看出在本例中，2015 通规公路一I级车道荷载的计算效应＞2004通规公路一I级

车道荷载＞19通规汽车一超20级荷载。其负弯矩对比结果如图3所示。畑祖~

…

心笳恂椅鎮镰向韧J图3 3X35m连续T梁负弯矩计算对比结果(MVmin)从图3中可以看出，重载车队对支点负弯矩影响较为明 显，其数值远远超出其他三种规范规定的汽车荷载计算效应。

在内支点处，重载车队所计算的负弯矩包络值为

-5 223kN-m,而2004通规公路一I级车道计算值为 -2 952kN・m,比值达到1. 77倍，可见重载车拥堵对于墩顶

负弯矩影响更加敏感。同时可以看出，三代规范对于负弯矩计

算效应基本接近,2004通规公路一I级车道荷载计算值略小 于19通规和2015通规。2015通规对车道荷载中集中荷载

Pk的起始计算标准提高后,其计算负弯矩值与汽车一超20级

荷载基本等同，也从侧面验证了 2015通规汽车荷载的计算图

式更加完备,正负弯矩均可包络汽车一超20级荷载。同理，按照最不利影响线布置求得各控支点控制截面最大 剪力绝对值，如图4所示。總左餡谶支点左霰題曲勰范

浓规篇 出韧怎 靈戳粹图4 3X35m连续T梁支点截面剪力计算对比结果由图4可以看出，重载车队拥堵工况下计算剪力绝对值明 显大于规范设计荷载计算值。左侧端支点右截面、左侧内支点 504《工程与建设》2019年第33卷第4期左截面及左侧内支点右截面处剪力值分别为2004通规公路一

I级车道荷载的计算结果的1. 18倍、1. 28倍及1. 37倍，表明 重载车拥堵工况下对主梁连续支点处的剪力影响要大于端支

点处。4应对措施考虑重车连续紧密排布，其实际荷载已明显超出设计荷载 范围,按本例计算分析结果，在最不利影响布置下最大负弯矩

值可能达到设计荷载计算效应的1. 77倍，对桥梁结构安全存

在较大安全隐患。由于重型车辆的频繁制动、启动，对桥面铺

装造成了损坏，桥面多处出了坑槽，表明重车密集排布对桥梁

的耐久性造成了较大影响。为保证桥梁运营安全，笔者建议运

管部门短期应对过往重型车辆实行限载和加强停车间距管制。 具体建议如下：(1) 设置交通警示标志，桥梁通过车辆最大重量为55to(2) 规划重载车停车区域，连续重车的停车间距应大于

20m。停车区域建议设置在墩顶附近。同时建议远期对平交口进行改造,可采用分离式立体交叉

彻底解决重车拥堵的情况,确保大桥安全营运。5结论与建议本文对某交口位置的桥梁重载车密集排布的工况进行

分析，研究其对桥梁内力的影响，为主管部门消除车辆运营 安全隐患提供了依据。同时根据本文案例的经验，笔者建议 在交通繁忙、重载车辆较多的桥梁端部不宜设置平交口，或

者在被交路等级较低的情况，道路中间设置栅栏，将平交口

改为右进右出交口以不影响直行交通流；另外对交通组成中

重载交通比重较大、容易拥堵的公路桥涵，可参照本文做法

采用重载车队模式进行整体计算。由于重载车拥堵对于墩

顶负弯矩区影响特别敏感，应加强墩顶处截面的配筋设计和

验算，确保安全。〔参考文献〕[1] 杜中华.城市交通拥堵现状分析与治理对策研究[口.科技资讯,

2015,13(26):228 — 229.[2] 田震欧.城市桥梁拥堵车辆荷载模型及荷载效应研究[D].重庆:

重庆交通大学,201 &[3] 王成林.对哈尔滨阳明滩大桥倒塌的思考[J].科技视界,2012

(30):300,319.[4] 中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范:JTJ 021 — [S].北京:人民交通出版社,19.

[5] 中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范:JTG D60-

2004[S].北京:人民交通出版社,2004.[6] 中华人民共和国交通运输部.公路桥涵设计通用规范:JTG D60

-2015rSl.北京:人民交通出版社,2015.