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摘要：城市桥梁和公路桥梁在我国的道路建设中都有着很大的比重，对荷载问题的掌握分析是进行城市桥梁和公路桥梁设计的关键。分析了城市桥梁与公路桥梁的特点，并综述了城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准的演化过程，从而为分析城市桥梁与公路桥梁荷载标准的相同点和差异形成基础。分别从荷载标准、汽车荷载、人群荷载、荷载组合等方面比较了城市桥梁与公路桥梁相关差别，为设计人员更好地掌握这两种标准的相同与区别提供了基础。
关键词：城市桥梁；公路桥梁；荷载标准；设计；对比分析
1 引言
近些年来，公路交通中的超载问题越来越受到人们的关注。尤其在部分交通要道，重载交通密集，实际使用的荷载远远超过规范荷载，严重影响着桥梁结构的安全。据统计，2007年至2015年我国共有28座桥梁因超载垮塌，造成了严重的后果。为进一步准确评价桥梁结构的实际受力状况，需对当前的车辆荷载情况进行实际调查和统计分析。许多学者基于动态称重系统（WIM）对既有桥梁的实际荷载进行了相关研究。Gu、O’brienEJ等根据实测数据，分别采用贝叶斯极值分布函数和渐进极值理论对某桥设计基准期内的车辆荷载效应极值进行了研究。
2 城市桥梁与公路桥梁的特点分析
2.1 公路桥梁的特点
公路桥梁则是区别于城市桥梁的型式，在非城市环境建设的桥梁结构。根据结构型式，公路桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥，同时根据其使用对象也有汽车和货车等类型，这里仍然以供汽车使用的公路桥为分析对象。公路桥梁的特点是满足城市之间的交通运输，因此往往以交通通行功能为主要设计目标，美观性相对于城市桥梁而言不是最主要的，但诸多大跨径桥梁的美观设计仍非常受关注。
2.2 相同点与差别分析
根据上述分析，可知城市桥梁与公路桥梁本身结构的特点并不存在很大的差别，城市范围内的桥梁跨径相对较低，而公路桥梁跨径则更大一些，目前超千米级的桥梁也大多是公路桥梁。城市桥梁和公路桥梁都有采用梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等型式。
3 城市桥梁与公路桥梁荷载设计历程
3.1 公路桥梁设计荷载
公路桥梁设计荷载的改变可以从汽车荷载标准的演变看到整个历程[3-4]。汽车荷载反映了目前社会上运营车辆的荷载水平和等级，中华人民共和国成立后我国当时的车辆类型不多，汽车荷载的标准就是根据这些运营车辆提取的单个车辆或者一个车队，我国1989年的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021—1989）中的荷載模型就是通过市场调研及相关实测数据获得，其55t车辆荷载模型就是通过基于市面上运输的最大载重车辆确定，其车队荷载模型中各种吨位的车辆（10t、15t、20t、30t、55t）也都是通过对市场运营车辆载重大量调查获取的，代表了当时车辆的载重状况。其他的荷载标准也是基于同样的思路进行设定的，随后在交通运输快速发展的背景下，特别是在市场经济的刺激下，车辆运输荷载具有很大的不确定性，很多原本只能装载20t的车辆经过各种改装能够装载100t以上，这使得市面上运输车辆荷载不确定，因此相关的荷载标准也在不断提高，形成了2004年的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）。
3.2 城市桥梁设计荷载
当时的城市桥梁也主要是梁桥结构，结构型式较为单一且跨径较短，同时随着城市快速发展及桥梁设计建设理念更新，2011年我国建设部又重新颁布了新的实施规范，即《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011），该规范标准沿用至今。
4 城市桥梁与公路桥梁荷载标准对比
4.1 汽车荷载设计标准对比
汽车荷载是城市桥梁和公路桥梁差别最为显著的荷载标准，这主要是因为城市环境和公路环境的运输荷载等级及类别不同所致。汽车荷载涵盖了车道荷载、车辆荷载、汽车冲击力、汽车制动力四个方面。
早先颁布的1989年的城市桥梁设计规范其荷载标准与2004年的公路桥涵设计规范均有很大的差别，目前2011年版本的城市桥梁设计规范与2004年的公路桥涵设计规范的车辆荷载部分基本相同，而2015年颁布的公路桥涵设计规范对车辆部分改动较少，因此均分析最新版本的设计规范标准。
车道荷载目前城市桥梁和公路桥梁均采用均布荷载+集中力的形式（见图1），公路桥梁分为Ⅰ级和Ⅱ级，城市桥梁分为城A和城B，分别对应。目前所采用的横向分布系数、车道荷载系数、纵向折减系数等取值都是相同的。车道荷载标准主要适用桥梁总体构件的验算。
4.2 桥梁荷载效应计算
实际桥梁上车辆的运营状况可分为：一般运行状态，即道路的通常运行状态；密集运行状态，即车流量大，道路出现拥堵的状态。两种运行状态最大的差异在于运行车队的车间距不同。对车速、车辆通过时间进行分析，可计算出路段的车头时距。经分析，该路段2015年6月21日的4车道通行车辆最多，即在实测时间内其车间距最小，根据实测数据计算得出的车间距平均值为179米，将该状态定为一般运行状态
4.3 人群荷载设计标准对比
显然因为城市桥梁的人群荷载集度更加显著，因此城市桥梁对人群荷载的规定相对于公路桥梁更加全面和严格。通常规定有车辆和行人的情况下行人和荷载标准值为4.5kPa，而只有行人的城市桥梁其荷载标准变成5.0kPa。可以看到只有行人的情况下的荷载标准更加大，这是因为以往的城市桥梁中有出现因为行人荷载过大引起桥梁损失的案例，因此在设计标准中应特别考虑。
5 结语
明确城市桥梁与公路桥梁的荷载标准相同和差异，对于设计人员更好地掌握结构设计方法非常重要。通过分析城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准的演变过程和特点，总结了这两种设计标准在荷载层面的相同点和差别，方便设计人员参考使用。
参考文献：
[1]刘均利，张晋豪.2007～2015年超载导致桥梁垮塌案例的统计析.公路，2017，4：79-82.
[2]王涛，韩万水，黄平明.公路桥梁交通荷载研究现状及展望.建筑科学与工程学报，2010，27（4）：31-38
[3]包善发，陈伟平.城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比与思考[J].中国水运（下半月），2013（08）.
[4]朱亿军.建筑设计荷载标准对比研究[J].中国建筑金属结构， 2013（08）.
（作者单位：大连理工现代工程检测有限公司）
关键词：城市桥梁；公路桥梁；荷载标准；设计；对比分析
1 引言
近些年来，公路交通中的超载问题越来越受到人们的关注。尤其在部分交通要道，重载交通密集，实际使用的荷载远远超过规范荷载，严重影响着桥梁结构的安全。据统计，2007年至2015年我国共有28座桥梁因超载垮塌，造成了严重的后果。为进一步准确评价桥梁结构的实际受力状况，需对当前的车辆荷载情况进行实际调查和统计分析。许多学者基于动态称重系统（WIM）对既有桥梁的实际荷载进行了相关研究。Gu、O’brienEJ等根据实测数据，分别采用贝叶斯极值分布函数和渐进极值理论对某桥设计基准期内的车辆荷载效应极值进行了研究。
2 城市桥梁与公路桥梁的特点分析
2.1 公路桥梁的特点
公路桥梁则是区别于城市桥梁的型式，在非城市环境建设的桥梁结构。根据结构型式，公路桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥，同时根据其使用对象也有汽车和货车等类型，这里仍然以供汽车使用的公路桥为分析对象。公路桥梁的特点是满足城市之间的交通运输，因此往往以交通通行功能为主要设计目标，美观性相对于城市桥梁而言不是最主要的，但诸多大跨径桥梁的美观设计仍非常受关注。
2.2 相同点与差别分析
根据上述分析，可知城市桥梁与公路桥梁本身结构的特点并不存在很大的差别，城市范围内的桥梁跨径相对较低，而公路桥梁跨径则更大一些，目前超千米级的桥梁也大多是公路桥梁。城市桥梁和公路桥梁都有采用梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥等型式。
3 城市桥梁与公路桥梁荷载设计历程
3.1 公路桥梁设计荷载
公路桥梁设计荷载的改变可以从汽车荷载标准的演变看到整个历程[3-4]。汽车荷载反映了目前社会上运营车辆的荷载水平和等级，中华人民共和国成立后我国当时的车辆类型不多，汽车荷载的标准就是根据这些运营车辆提取的单个车辆或者一个车队，我国1989年的《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021—1989）中的荷載模型就是通过市场调研及相关实测数据获得，其55t车辆荷载模型就是通过基于市面上运输的最大载重车辆确定，其车队荷载模型中各种吨位的车辆（10t、15t、20t、30t、55t）也都是通过对市场运营车辆载重大量调查获取的，代表了当时车辆的载重状况。其他的荷载标准也是基于同样的思路进行设定的，随后在交通运输快速发展的背景下，特别是在市场经济的刺激下，车辆运输荷载具有很大的不确定性，很多原本只能装载20t的车辆经过各种改装能够装载100t以上，这使得市面上运输车辆荷载不确定，因此相关的荷载标准也在不断提高，形成了2004年的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）。
3.2 城市桥梁设计荷载
当时的城市桥梁也主要是梁桥结构，结构型式较为单一且跨径较短，同时随着城市快速发展及桥梁设计建设理念更新，2011年我国建设部又重新颁布了新的实施规范，即《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011），该规范标准沿用至今。
4 城市桥梁与公路桥梁荷载标准对比
4.1 汽车荷载设计标准对比
汽车荷载是城市桥梁和公路桥梁差别最为显著的荷载标准，这主要是因为城市环境和公路环境的运输荷载等级及类别不同所致。汽车荷载涵盖了车道荷载、车辆荷载、汽车冲击力、汽车制动力四个方面。
早先颁布的1989年的城市桥梁设计规范其荷载标准与2004年的公路桥涵设计规范均有很大的差别，目前2011年版本的城市桥梁设计规范与2004年的公路桥涵设计规范的车辆荷载部分基本相同，而2015年颁布的公路桥涵设计规范对车辆部分改动较少，因此均分析最新版本的设计规范标准。
车道荷载目前城市桥梁和公路桥梁均采用均布荷载+集中力的形式（见图1），公路桥梁分为Ⅰ级和Ⅱ级，城市桥梁分为城A和城B，分别对应。目前所采用的横向分布系数、车道荷载系数、纵向折减系数等取值都是相同的。车道荷载标准主要适用桥梁总体构件的验算。
4.2 桥梁荷载效应计算
实际桥梁上车辆的运营状况可分为：一般运行状态，即道路的通常运行状态；密集运行状态，即车流量大，道路出现拥堵的状态。两种运行状态最大的差异在于运行车队的车间距不同。对车速、车辆通过时间进行分析，可计算出路段的车头时距。经分析，该路段2015年6月21日的4车道通行车辆最多，即在实测时间内其车间距最小，根据实测数据计算得出的车间距平均值为179米，将该状态定为一般运行状态
4.3 人群荷载设计标准对比
显然因为城市桥梁的人群荷载集度更加显著，因此城市桥梁对人群荷载的规定相对于公路桥梁更加全面和严格。通常规定有车辆和行人的情况下行人和荷载标准值为4.5kPa，而只有行人的城市桥梁其荷载标准变成5.0kPa。可以看到只有行人的情况下的荷载标准更加大，这是因为以往的城市桥梁中有出现因为行人荷载过大引起桥梁损失的案例，因此在设计标准中应特别考虑。
5 结语
明确城市桥梁与公路桥梁的荷载标准相同和差异，对于设计人员更好地掌握结构设计方法非常重要。通过分析城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准的演变过程和特点，总结了这两种设计标准在荷载层面的相同点和差别，方便设计人员参考使用。
参考文献：
[1]刘均利，张晋豪.2007～2015年超载导致桥梁垮塌案例的统计析.公路，2017，4：79-82.
[2]王涛，韩万水，黄平明.公路桥梁交通荷载研究现状及展望.建筑科学与工程学报，2010，27（4）：31-38
[3]包善发，陈伟平.城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比与思考[J].中国水运（下半月），2013（08）.
[4]朱亿军.建筑设计荷载标准对比研究[J].中国建筑金属结构， 2013（08）.
（作者单位：大连理工现代工程检测有限公司）