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桥梁技术|汽车荷载与桥梁限载知多少?

 路隘林深苔滑 2024-04-02 发布于四川

三十多年来,公路桥涵设计采用的主要汽车荷载,从汽车-超20级演变为公路-I级(2003年),又对公路-I级进行了局部修正(2014年),然而其范围却不包括重载交通。对于重载交通的设计荷载取值,2014版公路工程技术标准要求项目或地方自行确定,但又没有给出确定的方法,本文试图对汽车荷载的演变过程作一回顾,并对重载交通设计荷载取值进行探讨,并对车辆超限超载认定标准进行汇总。

一、《城市桥梁设计规范(2019年版)》(CJJ 11-2011)
城-A:qk=10.5kN/m,Pk在计算跨径5m(270kN)和50m(360kN)之间直线内插取值。
城-B:qk和Pk按城-A的75%取值。


车辆荷载:城-A车辆荷载单车总重70吨,城-B车辆荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60)的车辆荷载取值。

二、《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ 77-98)
1、跨径2m~20m
城-A:计算弯矩时,qM=22.5kN/m;计算剪力时,qQ=37.5kN/m,P=140kN。
城-B:计算弯矩时,qM=19.0kN/m;计算剪力时,qQ=25.0kN/m,P=130kN。

2、跨径20m~150m
城-A:计算弯矩时,qM=10.0kN/m;计算剪力时,qQ=15.0kN/m,P=300kN。
城-B:计算弯矩时,qM=9.5kN/m;计算剪力时,qQ=11.0kN/m,P=160kN。

3、车辆荷载
城-A:总重70吨。
城-B:总重30吨。

三、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)

全国桥梁98%以上是常规桥梁。根据实际调查的汽车荷载,大部分情况下是超载的。即使不超载的情况下,对于跨径小于16m的情况,实际汽车荷载仍然大于公路-I级,换句话说,设计荷载不足。在这种背景下,对公路-I级进行了局部调整,将集中力由18t~36t调整为27t~36t,调整后的公路-I级,基本能够适应实际汽车荷载。

公路Ⅰ级:qk=10.5kN/m,Pk在计算跨径≤5m时取值270kN,跨径≥50m时取值360kN,中间段时采用公式Pk=2*(L0+130)计算。
公路Ⅱ级:qk和Pk按公路Ⅰ级的75%取值。


车辆荷载:公路Ⅰ级和公路Ⅱ级采用相同车辆荷载,总重55吨。

四、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
汽-超20级车队布载,接近车辆行驶实际情况,但布载计算相当繁琐,于是在2003年汽车荷载修订时,依据可靠度分析成果,提出了公路-I级:

公路Ⅰ级:qk=10.5kN/m,Pk在计算跨径≤5m时取值180kN,跨径≥50m时取值360kN,中间段时采用直线内插计算。

公路Ⅱ级:qk和Pk按公路Ⅰ级的75%取值。


车辆荷载:公路Ⅰ级和公路Ⅱ级采用相同车辆荷载,总重55吨。


4.3.1条文:
公路Ⅰ级相当于汽车-超20级,公路Ⅱ级相当于汽车-20级。
汽车-15级、汽车-10级不再列入。
挂车和履带车验算荷载不再列入。认为正常设计不宜以挂车和履带车作为控制条件,将验算荷载间接反映在汽车荷载中。


五、《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)
采用汽车车队荷载,并用挂车或履带车验算荷载。验算荷载不计冲击力、人群荷载和其他非经常作用的外力。履带车可在顺桥向多辆布置,但两车净距不得小于50m;平板挂车在全长内只能布置一辆。


汽车-10级:3×10吨 + 1×15吨。

验算荷载:履带-50,重50吨。


汽车-15级:3×15吨 + 1×20吨。

验算荷载:挂车-80,重80吨。


汽车-20级:3×20吨 + 1×30吨。

验算荷载:挂车-100,重100吨。


汽车-超20级:4×20吨 + 1×55吨。

验算荷载:挂车-120,重120吨。

六、交通运输部办公厅关于修订印发《公路桥梁信息公示牌设置要求》和《公路桥梁限载标志设置要求》的通知(交办公路[2021]20号)
1、按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004 或JTG D60-2015)汽车荷载采用公路Ⅰ、Ⅱ级或《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89,以下称89规范)汽车荷载采用汽车-超20级设计的桥梁,其限载上限为总重49t、轴重14t。


2、按89规范汽车荷载采用汽车-20级设计的桥梁,其限载上限为总重30t、轴重13t。


3、按89规范汽车荷载采用汽车-15级设计的桥梁,其限载上限为总重20t、轴重13t。


4、按89规范汽车荷载采用汽车-10级设计的桥梁,其限载上限为总重15t、轴重10t。


5、未按交通行业标准规范设计的桥梁,其限载标志应按照桥梁实际技术状况确定限载值。

交办公路[2021]20号限载汇总:

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七、《上海城市桥梁限载标准》(SZ-C-E02-2007)

3.2.1 限载吨位应根据表3.2.1取值

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根据七座典型桥梁正常使用极限状态应力验算与可靠度计算结果对比分析,得到如下结论:
汽-20与城-B产生的荷载效应相当;

汽-超20与城-A产生的荷载效应相当。


按照汽-20或城-B荷载标准设计的桥梁,在限载30吨时可达到目标可靠度3.7,按照汽-超20或城A荷载标准设计的桥梁,在限载40吨时可达到标可指标3.7。


考虑到按照汽-10,汽-15级荷载等级设计的桥梁年代较早,因此建议以其荷载等级定义的标准车车重限载。


八、《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB 1589-2016)
4.2.1 汽车及挂车的单轴、二轴组及三轴组的最大允许轴荷不应超过该轴或轴组各轮胎负荷之和,且不应超过表3规定的限值。

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4.2.2 对于其他类型的车轴,其最大允许轴荷不应超过该轴轮胎数乘以3000kg。

4.3 最大允许总质量限值
汽车、挂车及汽车列车的最大允许总质量不应超过各车轴最大允许轴荷之和,且不应超过表4规定的限值。

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九、汇总
不考虑其他因素,按车队重车或车辆荷载,对设计规范采用荷载进行汇总,并列入①交通运输部办公厅关于修订印发《公路桥梁信息公示牌设置要求》和《公路桥梁限载标志设置要求》的通知(交办公路[2021]20号)和②《上海城市桥梁限载标准》(SZ-C-E02-2007)的取值,汇总如下:

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关于单车总重,89公路规范指车队中的重车;04公路规范、15公路规范、98城市规范和11城市规范指车辆荷载。

[2021]20限载中49t/14t表示:限载上限/轴重。

GB1589限载取值为所有车辆限制的最大值,轴重为单轴车辆的最大值,实际各类型车辆限载均不相同。

十、车辆超限超载认定标准

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自2016年9月21日起,交通运输部门和公安交警部门将统一执行的超限运输认定标准为:公路货运车辆总质量最多不得超过49吨。原交通运输部门对货车超限的认定标准是“车货总重超过55吨、平均轴载质量超过10吨”的标准,即2轴车载重不得超过20吨,3轴车不得超过30吨,6轴及以上车辆不得超过55吨。这次统一执行的强制性新国家标准(汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589))为:2轴车载重不得超过18吨,3轴车不得超过27吨,6轴及以上车辆不得超过49吨。

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