天津市公路工程设计研究院 天津 300170
摘要：本文选取某公路Ι-级荷载的中小跨径桥梁，采用软件程序模拟分析特种荷载作用，得到承载能力以及正常使用极限状态的结构效应，均满足全桥安全性验算要求，并存在一定规律，本文为特种荷载通过中小跨径公路Ι-级荷载桥梁时的安全性检算提供了一定的依据，具有参考价值。
关键词：中小跨径桥梁；公路Ι-级；特种荷载；安全性验算
一、引言
随着我国国民经济的快速发展, 公路上行驶的车辆种类日益增多，其中运输大型、重型货物的特种荷载车辆在公路上的行驶情况也时有发生。通常，特种荷载车辆的总重和轴重均明显大于桥梁的设计荷载等级, 因此其对桥梁结构安全性的影响应该引起足够重视。本文选取某新建一级公路上的中小跨径桥梁，研究分析了特种荷载通过时全桥的安全性。
研究结果表明, 特载通过此一级公路上的中小跨径桥梁时，全桥安全性验算均满足要求，随着跨径的增大，特载对桥梁结构的安全性影响逐渐变大，成为桥梁安全性控制荷载，进一步说明了特殊荷载通过大中桥梁时安全性检算的必要性。
二、工程概况
本文选取某新建一级公路，横断面布置为双向四车道，双幅宽度均为12m，选取该公路沿线上的中小跨径桥梁，上部结构分别为8m、10m、13m跨径普通钢筋混凝土简支空心板梁，荷载等级为公路Ι-级，空心板梁采用C35混凝土、HRB400钢筋，板梁高分别为50cm、60cm、70cm。
现一运输大件货物的特种车辆通过该一级公路沿线中小跨径桥梁，该特种车辆荷载拖挂车后轴轴重约为35t，拖挂车轴距为1.6m，此特载车辆过桥时遵循行驶规则：在桥梁范围内，只能行驶一辆特载车辆，不得行驶其他车辆，避免行人通行等引起桥梁的偏载，车辆横桥向居中行驶，在引导车的指引下缓慢行驶通过桥梁。特载横桥向以及纵桥向具体布置形式见图1、图2：
图1 特种荷载纵向轴距图
图2 特种荷载横向轮距图
三、计算分析
为了保证特殊车辆荷载过桥时桥梁以及车辆荷载的安全，需要进行桥梁的安全性验算，本文利用桥梁博士软件对三种跨径板梁建模，采用梁单元快速建模的方法，特殊车辆荷载作用下采取自组合的方式进行验算分析。通过验算分析得到公路-I级、特殊车辆荷载作用下不同跨径承载能力极限状态、正常使用极限状态下的效应值，见表1-表4：
8m、10m公路Ι-级车道荷载最小弯矩小于特种荷载作用下最小弯矩值，公路Ι-级最大弯矩大于特载作用下最大弯矩值，随着跨径的增大，13m公路Ι-级荷载最小弯矩、最大弯矩分别均小于特载作用下最小弯矩、最大弯矩值。
由表1-4可知，该公路上满足公路Ι-级设计荷载的中小跨径桥梁均满足特种荷载作用下的结构安全性要求。随着桥梁跨径的增大，弯矩、剪力效应值以及裂缝宽度逐渐变大，特种荷载与公路Ι-级荷载所产生的效应比值也逐渐变大，特载逐渐成为控制性荷载，且弯矩效应比值均大于剪力效应比值，特载作用下裂缝宽度大于公路Ι-级设计荷载的裂缝宽度。
四、结论
1.满足公路Ι-级荷载的中小跨径桥梁均满足特种荷载（轴重35t）作用下的结构安全性验算要求。且随着桥梁跨径的增大，特种荷载作用下承载能力极限状态计算时效应值逐渐超过公路Ι-级荷载的效应值，特载逐渐成为控制性荷载，进一步说明特殊车辆荷载通过大中桥梁时进行安全性检算的必要性。
2.正常使用极限状态计算时，特载作用下裂缝宽度均大于公路Ι-级荷载的裂缝宽度，且均未超限。
3.特载车辆通过桥梁时必须按照规定的行驶规则行驶：在桥梁范围内，只能行驶一辆特载车辆，不得行驶其他车辆、避免行人通行等引起桥梁的偏载，车辆横桥向应居中行驶，在引导车的指引下缓慢行驶通过桥梁。
4.就本研究分析而言，本文为特种荷载通过中小跨径桥梁时的安全性检算提供了一定依据，具有一定的参考价值。
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论文作者:王龙花
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/1
标签：荷载论文; 桥梁论文; 公路论文; 弯矩论文; 特种论文; 车辆论文; 安全性论文; 《防护工程》2018年第35期论文;