公路桥梁设计荷载研究
重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的分析

重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的分析2019-06-12摘要:超载运输车辆数量过多,致使公路桥梁出现⼤⾯积较为严重的损坏,甚⾄造成很多的交通事故,威胁着⼈们的⽣命安全,并给国家和社会带来很⼤的经济损失。
车辆荷载作为桥梁设计的重要依据和技术指标之⼀,对桥梁的承载能⼒、造价费⽤有着⾄关重要的影响。
本⽂阐述了公路桥梁设计荷载标准的发展历程,分析了新规范新标准,简述了我国重载交通的现状,简单介绍了⼏种公路桥梁设计荷载的基本研究理论,包括交通流理论、结构设计分项系数基本理论、车辆离⼼⼒基本研究理论并对重载交通公路桥梁设计提出了建议。
关键词:重载交通;路桥设计;车辆荷载;载荷标准中图分类号:U445 ⽂献标识码:A随着我国社会的现代化、经济的快速增长,对交通的需求越来越⾼。
汽车⼯业、运输⾏业的蓬勃发展,交通流量的不断增多,重型汽车的⼤量涌现,车速的明显提⾼,使得公路桥梁的安全性问题越来越受到重视。
越来越明显的结构疲劳问题、桥梁剩余服役期内的承载能⼒评估问题、车桥耦合制动问题需要我们去探讨、分析、研究和解决。
1我国重载交通现状公路桥梁损坏的原因很多,超载问题是其中⼀个重要的因素。
超载的原因有很多,⽐如旧桥超龄超载运营,⽐如桥梁车流量超过原设计,⽐如车辆违规超载等等。
⽆论是车辆超载还是公路桥梁荷载超载都严重威胁着交通安全,给国家、社会、⼈民带来重⼤损失,因此分析重载交通公路桥梁设计中关于车辆荷载的问题具有很重要的意义。
为了⽅便及利益最⼤化,我国多数货车都存在着超载现象,对桥梁道路进⾏掠夺性使⽤,致使交通事故和公路桥梁损坏越来越多。
重载交通中,特⼤货车、⼤货车、牵引车等重型货车在交通流中所占的⽐例较⼤,尤其是能源化⼯地区。
重载车辆⽆论单轴承重还是总重量都远远超出设计荷载。
⼆轴车⾄六轴车的额定标准分别为20t、30t、40t、50t、55t,⽽实际重量分别已达40t、80t、100t、130t、140t甚⾄以上。
公路工程中的桥梁荷载规范要求

公路工程中的桥梁荷载规范要求公路桥梁是城市发展和交通运输的重要组成部分,承担着重要的交通运输功能。
为保证公路桥梁的安全和可靠运行,桥梁荷载规范是不可或缺的一部分。
本文将介绍公路工程中桥梁荷载规范的要求,并探讨其对桥梁设计的影响。
1. 荷载分析在公路工程中,桥梁荷载是指施加在桥梁结构上的各种力和力矩,包括车辆荷载、行人荷载、风荷载、温度荷载等。
荷载分析的目的是确定每种荷载的大小和作用位置,为桥梁的结构设计提供依据。
2. 车辆荷载车辆荷载是指行驶于公路上的各种车辆对桥梁结构产生的荷载。
根据荷载分布情况和类型的不同,车辆荷载可分为静态荷载和动态荷载。
静态荷载包括自重、车辆停靠荷载等,而动态荷载则是指车辆行驶过程中引起的震动荷载。
荷载规范对车辆荷载进行了详细的分析和规定,以保证桥梁在实际使用中的安全。
3. 行人荷载行人荷载是指桥梁上行人产生的荷载。
根据桥梁的用途和周边环境的不同,行人荷载可分为正常行人荷载和特殊行人荷载。
正常行人荷载是指桥梁上正常行人所产生的荷载,而特殊行人荷载则是指在特定情况下,如人群聚集、游行示威等情况下的荷载。
荷载规范对行人荷载的计算和规定,旨在确保桥梁在人员通行过程中的安全性。
4. 风荷载风荷载是指风对桥梁结构产生的荷载。
由于公路桥梁所处的环境不同,风荷载的大小和方向也会有所变化。
荷载规范对风荷载进行了详细的分析和规定,以确保桥梁在强风环境下的稳定性。
5. 温度荷载温度荷载是指桥梁受到温度变化产生的热胀冷缩引起的荷载。
荷载规范考虑了温度荷载对桥梁结构的影响,以确保桥梁的正常使用和运行。
总之,公路工程中的桥梁荷载规范要求涵盖了车辆荷载、行人荷载、风荷载和温度荷载等多个方面。
这些规范要求的制定和遵守,保障了桥梁在使用过程中的安全性和可靠性。
对于桥梁设计人员来说,遵循荷载规范是保证桥梁设计达到预期性能的重要保证。
同时,监管部门也应加强对桥梁工程的施工和使用过程的监督,确保规范的落实和执行,以提升公路桥梁的整体质量和安全水平。
道路桥梁荷载计算与设计方法

道路桥梁荷载计算与设计方法摘要:桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称。
本文依托实测车辆的统计数据,对桥梁车辆设计荷载进行了研究和分析,为公路桥梁荷载设计理念和设计方法的逐步完善实现科学化和合理化。
关键词:设计荷载;公路桥梁;荷载效应;分项系数前言桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称,包括恒载、活载和其他荷载。
包括铁路列车活载或公路车辆荷载,及它们所引起的冲击力、离心力、横向摇摆力(铁路列车)、制动力或牵引力,人群荷载,及由列车车辆所增生的土压力等。
在公路桥上行驶的车辆种类很多,而且出现机率不同,因此把大量出现的汽车排列成队,作为计算荷载;把出现机率较少的履带车和平板挂车作为验算荷载。
车辆活载对桥梁结构所产生的动力效应中,铅直方向的作用力称冲击力、它使桥梁结构增加的挠度或应力对荷载静止时产生的挠度或应力之比称为动力系数μ,也称冲击系数。
最近的研究成果把动力系数分为两部分:一为适用于连续完好的线路部分μ1;另一为受线路不均匀性影响部分μ2。
动力系数则为μ1与μ2之和。
在计算公式中,除考虑桥梁的跨度外,反映了车辆的运行速度和桥梁结构的自振频率。
公路桥梁汽车荷载的冲击力为汽车荷载乘以冲击系数,平板挂车和履带车不计冲击力。
1 公路桥梁荷载标准2004 年修订的《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)采用车道荷载形式。
2004 版公路桥梁荷载标准中规定:汽车荷载修改调整为车道荷载的模式,废除车队荷载计算模式。
并且提出车道荷载的均布荷载kq和集中荷载KP 的标准值2 荷载效应计算2.1 影响线计算桥梁结构必须承受桥面上行驶车辆时的移动荷载的作用,结构的内力也随作用点结构上的变化而变化。
所以需要研究并确定其变化范围和变化规律和内力的最大值此过程中作为设计标准。
因此,需要确定的是荷载最不利位置和最大值。
首先要确定在移动荷载作用下,结构内力的变化规律,将多种类型的移动荷载抽象成单位移动荷载P=1 的最简单基本形式。
城市桥梁与公路桥梁设计荷载标准对比分析

科学技术创新2021.14城市桥梁主要是指在城区内部的桥梁,其被修建在不同的建筑物基础上,如天桥、立交桥或者河道上部桥梁等,并根据使用年限可以将其分为永久性和半永久性天桥形式。
而公路桥梁的机构体系比较特殊,其主要是以力学原理所设计的结构基础,其类型包含钢架桥、悬索桥以及斜拉桥等多种形式。
公路与城市桥梁的建设不仅对于缓解交通压力有着极其重要的作用,同时对于改善城市环境、促进城市经济发展也有着极大的意义[1-2]。
1公路与城市桥梁设计荷载标准对比分析1.1二者汽车荷载的相关研究一般在城市桥梁和公路桥梁的荷载中,都会采取均匀分布荷载的单一荷载模式进行设计,而这种模式在桥梁建设期间容易被广泛应用。
在长时间的实践分析中,相关法规对于汽车荷载的基本情况和其本身的标准值已经有着十分明确的规定,结合这些规定值可以有效分析桥梁荷载的相关数值设计,以此来对城市和公路桥梁设计荷载标准进行全面对比,得到合理科学的计算结果[3]。
其次根据汽车荷载数值来将计算后的公路与城市桥梁与原来进行对比,其对比的步骤为:首先布置合适的试验场地,将桥梁车道的数量、车辆荷载的横向布置和车道的宽度进行规定。
其次根据城市标准中桥梁加载长度、桥梁设计跨径等方面规定,对于车道数量、总宽度和横向布置三者之间关系进行分析。
最后得到结果,发现在公路和城市桥梁设计荷载中,其基本的折减系数相同。
具体规范标准数值如表1所示。
表1CJJ11-2011汽车荷载标准值分析1.2车辆冲击力分析一般在研究桥梁荷载就需要对汽车冲击力进行详细分析和研究,本文所提出的汽车冲击力是根据桥梁本身的结构质量、刚度和桥体跨度,并结合冲击力与跨径计算数值的反比值来进行计算和分析的,随后可以结合其所计算的汽车冲击力来比较公路桥梁和城市桥梁设计荷载标准[4]。
部分数值计算与统计如表2所示。
表2冲击系数有关因素数值独对比分析在表2中可以看出,公路冲击系数要比城市冲击系数明显有着提高的趋势,并且在小跨度方面差别相对较大,当实现大跨径设计时两者数值在逐渐接近。
公路桥梁设计荷载及其组合研究

便, 可以将着 力点选在 桥面。 .
我 国规范 的离心力标准值
数。
2 . 2 车辆荷载可靠度基本理论
选 取 七 个 曲 线 半 径 ,分 别 为 7 5 m、 1 0 0 m、 1 2 5 m、 1 5 0 m、 2 0 0 m、 2 5 0 m、 3 0 0 m,七 个设 计 车 速 ,分 别为 4 0 k m / h 、 5 0 k m / h 、 6 0 k m / h 、 7 0 k m / h 、 8 0 k m / h 、 9 0 k m / h 、 l O O k m / h , , 以此分别来 计算其 离心力标准值 。 我 国规定的不同曲线半径与车速其离心力标准
二十世纪三十年代初 期 ,许多 国内外学者 通过对桥梁空
辆不断 出现 。 车辆超载运输使公路桥梁 的使用寿命大大 的降低 了, 所 以. 当前我 国公 路桥梁荷 载标准 还是否使 用 已经成 为 了
社会 广泛关注的焦点。 1 我 国公路桥梁 的荷载标准研究现状 2 0 0 4年公路桥梁 的荷载标准把汽 车荷 载由原来 的车 队荷 载模式转 变成车道荷 载模 式 . 经过 细致 的比较 , 提出 了均 布荷
2 车辆荷载研究的几种基本理论 2 . 1 随机过程基本 理论 随机过程是一 门研究某种 随机现象随 时间变化 的规律性
其中, v代表设计速 度 , 单位 为 k m / h ; R代 表曲线半径 , 单
位为 m。 在计算 多车道桥梁 的汽 车荷载离心力时 ,荷载标 准值应 该按规范进行横 向折减 。 我 国相关规范规定 离心力 的着力点的 选择可 以在桥面 以上的 1 . 2 米 处 ,在实 际计算过程 中,为 了简
计基准期和设计使用年限并不相同。
《公路桥梁荷载试验规程》(JTG T J21-01-2015)精华详解

我国桥梁建设基本概况
经过改革开放30多年的发展,我国桥梁建设取得了举世 瞩目的成就。
截至2015年底,我国仅公路桥梁总数已近78万座,4592 万延米。
我国已建成的梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥这四类桥梁 的跨径均居世界同类桥梁前列。
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我国桥梁建设基本概况
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我国桥梁建设基本概况
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我国桥梁建设基本概况
对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估, 为桥梁交(竣)工验收提供重要的科学依据, 为桥梁的管养维护提供合理的建议。
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试验目的与意义 对于新建桥梁 为桥梁顺利的投入运营提供可靠依据 为桥梁的长期监测提供完整的初始指纹数据 为同类型桥梁设计与施工积累实测试验资料
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试验目的与意义
对于采用新结构、新材料、新技术、新工艺等修建的桥梁 通过桥梁荷载试验可以直接测得理论分析与计算所需的 相关参数,建立准确的力学模式 掌握桥梁结构在荷载作用下的实际受力和工作状况,探 索桥梁结构的受力特点 为充实、完善和发展桥梁设计计算理论和施工工艺积累 科学的实践资料
拾振器),用放大特性相同的多路放大器和记录特性相同 的多路记录仪,同时测记各测点的振动响应信号。 II. 将结构分成若干段,选择合适的参考点(不动点),在参 考点和各分界点分别布设测振传感器(拾振器),用放大 特性相同的多路放大器和记录特性相同的多路记录仪,同 时测记各测点的振动响应信号。
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第六部分
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荷载试验流程
现场实施阶段主要包括: 现场准备(测点与载位布置、仪器设备安装与调试等) 预加载试验(整个试验观测系统工作状况的检验与调试等
) 正式试验(数据采集、判别与存盘、分级加载、实时监测
等)等工作
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荷载试验流程 试验结果分析阶段主要是: 根据实际加载载重与载位进行理论重计算分析 数据处理与分析 荷载试验报告编制等
公路桥梁荷载试验的荷载组合问题探讨

公路桥梁荷载试验的荷载组合问题探讨摘要:随着我国高铁通车公里数增加,新建铁路更多的需过河道、沟壑和山区等复杂区域,建造性能良好、抗震性能好、跨越能力的桥梁尤为重要。
但桥梁尤其是特大桥,结构复杂庞大,建址环境和地质条件复杂,影响高质量的桥梁因素较多,项目主要从公路桥梁荷载方面提升桥梁质量。
关键词:公路;桥梁;荷载试验引言桥梁荷载试验是通过施加荷载对桥梁结构或部件的静力和动力特性进行的现场试验。
通过采集现场试验数据进行分析,并计算结构的静力和动力来评价桥梁结构的承载能力和动态性能。
1公路桥梁荷载试验的荷载组合问题JTG/TJ21-01—2015《公路桥梁荷载试验规程》对控制值S的定义如下:控制荷载对同一荷载控制截面产生的内力或变形的最不利影响的计算值。
该规范第5.4.1条中提到:“当静载试验为交(竣)工验收试验时,应采用设计荷载作为控制荷载;否则,应以目标荷载作为控制荷载。
”该规范中并未对桥梁荷载试验的荷载组合进行详细说明,但是在该规范的上行规范JTG/TJ21—2011《公路桥梁承载能力检测评定规程》中则有如下表述:“检算荷载一般情况下按照设计规范取值,当有临时通过的特殊车辆重载时,检算荷载取实际车辆荷载。
”为此笔者认为,既然上行规范有明确表述,那下行规范应严格执行。
桥梁荷载试验检验的是结构的弹性工作状态,因此试验荷载组合应按照正常使用极限状态进行荷载组合。
该规范对于活载(或活载替代值)的荷载组合未有明确表述。
目前,大多数单位还是沿用《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中的做法,设计荷载按照汽车(车道)标准值+人群标准值或挂车标准值来取值。
2公路桥梁荷载试验的荷载组合2.1荷载试验技术应用要点(1)环境因素控制。
试验开始前踏勘掌握工程的环境状况,规划总体工期、选定试验时段、协调交通管控等社会关系,营造良好的试验条件。
(2)荷载试验设备和加载车辆控制。
荷载试验设备的质量是试验开展的核心,准备高质量的设备仪器,保障相关测试设备的平稳运行,才能得到精准数据。
试析公路桥梁设计荷载中的几个相关问题

载 组合 形式基 本相 同, 这种 组合的 主要组 成部 分是恒 载和 汽车 荷载 , 本 论文 主要是 对恒 载和 汽车 荷载 的分项系 数做相应 的研 究与对 比, 并 对 两者产生的效应值做有 效的比对。 1 . 1 中国桥梁 规范 中国公路桥 涵设计规 范关于承 载能 力极 限状 态设计 中的 基本组合 恒载 ( 主要 指结 构 自重) 分项 系数 r G l 与汽 车荷 载的分项 系数 r Q 1 的 取 值见表 1 。
试验与研 究数据表 明, 以上述组合箱梁作为研 究背景 依据, 加 拿大 规范所产生 的弯矩组合效应值要大 于我国规范 , 一 般要大百分之二十左
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界其他 国家的规 范荷载 分项 系 数做科 学的比较 与分析, 才能够真正掌握我 国在这 方面发展 的现状与不足 。 所 示。 【 关键词 】 公路桥 梁; 荷载组合 ; 分项系 数; 设计规范 从 数值 上看 , 同欧 洲规 范 相比 , 我 国规范 产生的 弯矩 组合效 应小 2 0 %左右, 且欧洲 规范同我 国规范的差值 在减 小。
裹1 中国荷载组合中分项系数的取值
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公路桥梁设计荷载研究
文章依托实测车辆的统计数据,对桥梁车辆设计荷载进行了研究和分析,为我国公路桥梁荷载设计理念和设计方法的逐步完善及其科学化和合理化提出一点看法,以供同行参考。
标签:设计荷载;公路桥梁;荷载效应;分项系数
1 公路桥梁荷载标准现状
2004年修订的《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)采用车道荷载形式如图1所示。
2004版公路桥梁荷载标准中规定:汽车荷载修改调整为车道荷载的模式,废除车队荷载计算模式。
并且提出车道荷载的均布荷载kq和集中荷载KP的标准值。
2 车辆荷载效应计算理论
2.1 影响线计算
桥梁结构必须承受桥面上行驶车辆时的移动荷载的作用,结构的内力也随作用点结构上的变化而变化。
所以需要研究并确定其变化范围和变化规律和内力的最大值此过程中作为设计标准。
因此,需要确定的是荷载最不利位置和最大值。
首先要确定在移动荷载作用下,结构内力的变化规律,将多种类型的移动荷载抽象成单位移动荷载P=1的最简单基本形式。
只要经过清楚地分析内力变化规律,其他类型的荷载就可以根据单位移动荷载作用下的结构内力变化规律叠加原理求出。
影响线是内力(或支座反力)在移动单位荷载的作用下的引起的变化规律的图形。
所以,影响线是研究车辆荷载等移动荷载作用下桥梁结构内力最大值的基本工具。
初步选定对周围环境的影响的工程规模及结构类型、使用要求、材料情况、施工条件、造价等因素,根据路基地质条件,几种可供考虑的路基处理方案。
勘察工作提供的资料一般仅作一般性的对软土描述,土的物理力学组成状况性质指标没有提供。
结构力学中认为影响线是一个指向不变的单位集中荷载沿结构移动时某一量值变化规律图形。
实际上,影响线是以荷载位置为变量的某量值的函数。
有限元法目前被公认是求解工程中所遇到的各种问题的有效通用方法,实际上,其应用范围还要广泛得多。
桥梁结构影响线一般采取此种方法。
2.2 横向分布系数计算
上个世纪三十年代开始“荷载横向分布”概念得到应用,桥梁空间结构的计算理论被大量的试验验证和研究,于是用平面问题可以来处理空间计算问题,合理地简化为空间问题提供了实用理论的计算方法。
该方法计算原理是用一个近似的影响面去代替精确的影响面。
荷载横向分布的原理可以归纳如下:(1)建立在用
一个近似的内力影响面去代替精确的内力影响面的基础上。
近似内力影响面可用变量分离得到,其坐标?浊(x,y)=?浊1(x)·?浊2(y);(2)梁桥空间结构近似计算中,“荷载横向分布”仅仅是借用的概念,其本质是“内力”的横向分布。
原因是在变量分离后在计算式的表现形式上成了“荷载”横向分布;(3)只有在一些特殊的条件下,比如常截面的简支梁桥承受按正弦曲线沿桥跨分布的荷载时才存在确切的荷载横向分布。
荷载横向分布常用的方法:杠杆原理法:将桥面板看成忽略了与主梁之间横向联系的支承在主梁上的简直梁或悬臂梁;正交异性板法:换算成弹性平板来求解主梁和横隔梁的刚度。
修正偏心受压法:考虑横隔梁刚性很大的主梁的抗扭影响;刚性横梁法:假定横隔梁变形后保持直线,刚性无限大;刚接板法:把相邻主梁之间的联系视为刚性链接,传递剪力和弯矩。
3 桥梁荷载设计存在问题
目前桥梁设计中存在的主要问题是桥梁载重能力设计不足。
桥梁在载重力有两种极限状态:承载能力和正常使用。
由于承载能力不足,结构整体或某部位的稳定性在超出桥梁的承载极限后就会受到破坏,桥梁混凝土构件在重复荷载的情况下会超出疲劳极限而丧失稳定性。
目前,在桥梁设计中有些规范不予考虑对于重复荷载产生的破坏,这样的规定使得桥梁主梁设计非常有效,但是直接忽视重复荷载在桥梁其他部分设计,非常不利于桥梁的安全性和年久性。
3.1 加强管理
目前桥梁超载问题要尽量避免,在我国大体上有三种桥梁超载现象:一是一些老桥梁超龄负载运营,较早时期修建的;二是车流量超过了设计上限的桥梁在实际使用过程中;三是违规超载现象,这种现象只有个别车辆存在。
为了计算方便,均布荷载及集中荷载组合作为桥梁设计建议设计荷载的优先选择。
城市桥梁中,占绝大大多数的是低于50m跨度的荷载连续的中小型跨度桥,应该5~50m 跨度桥梁按照荷载的内插方法,具体的参照《公路桥梁设计通用规范》(JTGD60-2004)来考虑。
3.2 耐久性问题
在建造和使用桥梁的过程中,因为其基本功能导致,桥梁要能抵抗住包括有害化学物质和自然环境(如以及台风、地震)以及人为因素等作用的影响。
另外,在桥梁使用过程中,其材料将会日趋衰退导致功能减退,导致了桥梁各部分存在不同程度的损坏。
据不完全统计,除上述原因,影响桥梁结构耐久性的问题根源是设计。
4 桥梁作用效应组合
根据极限承载能力来设计荷载组合,有以下几种组合方式:组合Ⅰ,基本可变荷载与永久荷载组合;组合Ⅱ,基本可变荷载与永久荷载组合加上可变荷载;组合Ⅲ,基本可变荷载与永久荷载组合加上偶然荷载(由于船只或漂浮物碰撞而引起);组合Ⅳ,城市桥梁在施工过程中,可以利用施工中可能出现的结构重力、
脚手架、材料机具、人群等由于施工而产生的荷载进行组合;组合Ⅴ,城市桥梁在设计时承受的永久荷载,例如由于重力、预加力、地震等原因产生的荷载相互作用组合在一起组合方式。
桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应方向相同时:组合Ⅰ:1.2SQ+1.4S’Q1;组合Ⅱ:1.1SQ+1.4S’Q1+1.3SQ2:但是,如果桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应不同:组合Ⅰ:0.9SQ+1.4S’Q1;组合Ⅱ:0.8SQ+1.3S’Q1+1.3SQ2。
其中结构重要性系数为标准值、频域值、分项系数以及组合系数等,此内容在进行公路桥梁设计时,它的自由度和灵活度设计宽泛一些。
5 结束语
充分掌握车辆荷载的特点、国外制订的荷载标准并充分考虑我国实际状况,我国车辆荷载标准基本方法得到确定,中国的公路桥梁荷载模型发展方向符合世界桥梁发展的潮流趋势,与国外相比,荷载标准值有些偏高有些偏低。
总体上,我国规范中的荷载设计效应比国外标准偏低,小跨径桥梁梁的设计荷载标准值低的较多。
针对目前国内桥桥梁破损的情况而言,适当提高设计荷载标准是妥当的。
希望加以重视,不断完善我国的桥梁荷载规范,使得我国桥梁规范制定工作达到国际上的领先水平。
参考文献
[1]交通部,公安部,发展改革委,质检总局,安全监管局,工商总局,法制办.关于在全国开展车辆超限超载治理工作的实施方案(2004 年)[Z].北京.2004.
[2]王大伟.我国公路桥梁设计中车辆荷载标准的发展历程[J].交通标准化,2005.
[3]贡金巍.工程结构可靠性设计原理[M].北京:机械工业出版社,2007.。