公路桥梁设计荷载发展变迁分析

总工办 卢德仁

汽车荷载是公路桥涵设计的重要技术指标。从我国各个历史阶段所颁布的公路工程技术标准中规定的汽车荷载等级,可以清晰地反映了某一个时段内公路运输发展水平，以及当时汽车的载重水平，为桥梁加固改造提供决策依据。

一、前（1936年）

国民于1936年和1940年公布了《公路桥梁涵洞工程设计暂行准则（草案）》及1941年修正公布了《公路桥涵设计准则》。1941年的设计准则把公路分为甲、乙、丙三个等级,规定永久性公路桥梁的设计载重为15t或20t,半永久性公路桥梁为10t、12 t 、15t,临时性公路桥梁为7.5t、10t。后来由于主要公路需通过军用重武器,所有桥梁载重均规定为15t。

二、新中国成立至2014年

我国交通部门对公路工程技术标准进行了九次修订,对公路桥梁设计荷载标准进行了五次重大修改，以满足各个时期公路交通运输实际。

（一）1951年-1954年（第一次制定汽车计算荷载）

新中国建立之初，1951年和1954年颁布的《公路工程设计准则（草案）》中确定了5种计算荷载,分别是:汽-6、汽-8、汽-10、汽-13、汽-18。

1956年,又颁布了《公路工程设计准则(修订草案）》,并在1954年5种计算荷载的基础上,增加了3种验算荷载:拖-30、拖-60、拖-80

表1我国1956年颁发《公路工程设计准则（修订草案）》规定的技术指标

交通部颁布了《公路桥梁车辆荷载及净空标准暂行规定》,确定了3种计算荷载和3种验算荷载:汽-10、汽-15、汽-26;履带-50，拖车-60，拖车-100。

（三）1972年（第三次大调整）

1972年颁布了《公路工程技术标准(试行）》，确定以中型载重汽车为标准车型,规定了车辆折算系数,提出了加宽路基以解决混合交通的原则等,重新规定了各级公路适应的交通量,将公路等级归并为四级。该规范将设计荷载调整为3个等级:汽-10、汽-15、汽-20;而相应的3种验算荷载等级分别是:履带-50、挂车-80、挂车-100。该计算荷载车队包括若干主计算荷载名称中的数字为主车的重量。其中主车10~20吨不，重车15~30吨限一辆。

（四）1981年~1997年（第四次大调整）

为了适应重交通荷载的需要,交通部于1981年颁布了《公路工程技术标准（JTJ01-81）》,增加了汽车-超20级计算荷载标准及相应的挂车-120验算荷载标准,形成了4种计算荷载和4种验算荷载:汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级、汽车-超20级;履带-50、挂车-80、挂-100、挂车-120。

交通部1988年及1997年颁布的《公路工程技术标准（JTJ01）》中,规定今后新改建工程项目不再使用汽车-15和挂车-80的荷载等级，只是形式上仍保留。荷载的单位由以前的t改为kN，与国际单位对接。

（五）2003年-2014年（第五次大调整）

1、2003年

为适应高速公路、一级公路的发展需要， 2003年交通部发布的《公路工程技术标准（JTJ B01-2003）》中,对公路桥涵结构设计的标准车辆荷载模式及其分级作了重大调整。调整后的汽车荷载分为：公路-Ⅰ级、公路-Ⅱ级两级。明显特点是：将原标准中车队荷载计算模式调整为车道荷载模式。同时,从形式上取消了验算荷载,简化了原车队荷载较为复杂设计计算模式。

图1 公路桥梁设计车道辆荷载布置图

图2公路车辆荷载布置图

从荷载效应水平看,公路-Ⅱ级基本相当于原标准的汽车-20级标准荷载，公路-Ⅰ级汽车荷载较原标准的汽车-超20级车辆荷载产生的荷载效应稍有提高,平均约提高6~8%，较好地适应了交通荷载及交通量的增长实际。

2、2014年

交通部发布《公路工程技术标准》进一步调整：

（1）车道集中荷载下限从180KN调为270KN，上限仍为360KN。车辆荷载没有改变。从而实现与我国建设部2011年发布的城市道路荷载标准（城-A，城-B）进一步对接。

（2）规定了二级公路桥涵的设计采用公路—I级汽车荷载。但作为集散二级公路且交通量小，重型车辆小时，仍可采用公路-Ⅱ级。

（3）规定了三、四级公路桥涵的设计采用公路—Ⅱ级汽车荷载，取消了系数折减，公路桥梁承载全面提升。

三、现存公路桥梁的加固改造建议

从上述公路设计荷载发展变迁的分析可以看出，我国公路设计荷载总体呈现不断提高的趋势，根据以上分析，对早期公路桥梁的加固改造提出以下建议，供同行参考。

1、各时期按照汽车-18级及以下荷载等级设计的桥梁已经基本都不能满足现行设计规范标准要求的承载力，公路新、改建时应一并改造，或封闭通车。 

2、各时期按照汽车-18级、汽车-15级荷载等级设计的桥梁出现病害时，一般宜采取拆除改造为主，加固为辅，慎重实施加固方案。

3、各种拱桥的加固。一般来说，汽车-15级以上的拱桥承载能力具有一定的提升空间。对于传统的拱桥，通过严格的设计计算与验算，若能接近汽车-20级或公路-Ⅱ级的承载能力时，可采取措施（如加固加厚拱圈）提高设计承载能力，适当利用。但是加厚拱圈增加了上部重量，必须保证基础具有足够的强度、稳定性及耐久性，即要注意考虑基础容许承载力问题。

各种拱桥上部加固的方案有：

（1）石拱桥。重点检查拱圈厚度，以判断其承载能力，拱圈厚度较薄的，不宜加固。

（2）双曲拱桥。可以考虑把双曲改为板拱，大幅提高承载能力，这在国内已有成功的加固改造案例，可以参照。

（3）箱拱桥。箱内灌注混凝土后也能成为板拱，承载能力也能大幅提高。

（4）桁架拱等轻型拱桥。由于其结构过于轻巧，不易加固，建议以拆除重建为主。

4、各时期按照汽车-20级及以上荷载等级设计的桥梁出现三类以下下病害时，仍可实施加固方案。出现四类及以上病害时，适宜拆除重建。

表  建国后我国各个时期公路桥梁设计荷载等级表