崔耀臻

摘 要：公路是交通運(yùn)輸方式之一，我國公路按照交通量大小可分為高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路，高速公路和一級(jí)公路稱為高等級(jí)公路。近年來高速公路迅猛發(fā)展，形成了四通八達(dá)，縱橫交錯(cuò)，連接城市景區(qū)的密集網(wǎng)絡(luò)，縣與縣之間基本都通高速公路。公路由路基、隧道、橋梁、涵洞等組成，受地理、地質(zhì)、地形、地貌自然環(huán)境影響，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在設(shè)計(jì)階段要對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行受力分析，穩(wěn)定性驗(yàn)算，確保車輛在行駛過程中安全、舒適、快捷。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué);公路設(shè)計(jì);交通運(yùn)輸

1 公路組成構(gòu)件常用的形式

公路組成構(gòu)件中常用的有板、柱、梁、拱、行架、繩索、墩、墻等，它們形狀各異，車輛等荷載是通過路面直接或間接傳遞到構(gòu)件上。處在公路組成的各個(gè)構(gòu)件中，因高度、跨度和作用的不同，形成平面立體的空間布局，發(fā)揮著各自的作用，包含同一構(gòu)件中各個(gè)部位受力也不盡相同，有些部位受拉力，有些部位受壓力，有些部位受剪力，有些部位受彎矩，有些部位受扭矩影響，受力的作用后就會(huì)產(chǎn)生變形，在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件、重要節(jié)點(diǎn)和特殊截面進(jìn)行受力分析，對(duì)構(gòu)件的變形和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，使它的變形在規(guī)定允許范圍之內(nèi)，穩(wěn)定性安全可靠，這就要用到結(jié)構(gòu)力學(xué)。

2 構(gòu)件的支撐狀況分析

首先，確定具有代表性的重要構(gòu)件，對(duì)構(gòu)件的支撐進(jìn)行分析。要看某一構(gòu)件是單點(diǎn)支撐還是兩點(diǎn)支撐，或者是多點(diǎn)支撐，分析它的支撐點(diǎn)在哪里，是剛性支撐還是柔性支撐，支撐點(diǎn)的確定對(duì)受力計(jì)算的準(zhǔn)確性起著非常重要的作用，支撐點(diǎn)的形式不同，力的計(jì)算方法和構(gòu)件的變形狀況也就不同，所以要認(rèn)真確定支撐點(diǎn)是柔性支撐還是剛性支撐。支撐點(diǎn)確定后就把構(gòu)件理想化，進(jìn)行受力計(jì)算和變形計(jì)算。既要考慮局部構(gòu)件的支撐，也要考慮整體結(jié)構(gòu)的支撐，按照支撐的不同，構(gòu)件可分為懸臂構(gòu)件，簡(jiǎn)支構(gòu)件，連續(xù)簡(jiǎn)支構(gòu)件，剛性構(gòu)件，連續(xù)剛性構(gòu)件，它們的受力和變形的計(jì)算方法是各不相同的。

3 構(gòu)件的受力情況分析

接下來就要對(duì)構(gòu)件的受力情況進(jìn)行分析。組成公路的構(gòu)件，一般體積都比較大，重量也很大，如混凝土構(gòu)件、鋼筋混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、土體結(jié)構(gòu)、漿砌塊石結(jié)構(gòu)和其它污工構(gòu)件，這些構(gòu)件本身就是公路受力的組成部分，這個(gè)力也就是構(gòu)件的自重，它是基本不變的，是靜止不動(dòng)的，長期固定存在的，稱為靜荷載。靜荷載大小可以通過構(gòu)件的體積和密度計(jì)算出來。同時(shí)，公路上行駛著大大小小不同的車輛，這些車輛除了載重量不同外，每個(gè)車輛的輪胎數(shù)量也不完全相同，而且是行駛著的，一會(huì)在這里，一會(huì)在那里，是動(dòng)態(tài)的，這種荷載叫動(dòng)荷載。動(dòng)荷載比較復(fù)雜，根據(jù)公路的特點(diǎn)和車輛的分布不同，公路部門制定出車輛多種標(biāo)準(zhǔn)荷載，在計(jì)算動(dòng)荷載時(shí)，按照公路等級(jí)和預(yù)測(cè)交通量大小套用相應(yīng)的車輛標(biāo)準(zhǔn)荷載就可以確定下來。除自重荷載和車輛荷載，還要考慮其它荷載的影響，如人畜、風(fēng)力、共振、雨雪和水壓及其沖擊力等對(duì)公路組成構(gòu)件的作用。

4 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算

確定了構(gòu)件支撐和所受荷載，就可以進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)、重要構(gòu)件、重要節(jié)點(diǎn)和特截面的受力計(jì)算，一般計(jì)算力的最大值，或者說是構(gòu)件所能承受的極限值，如最大拉力、最大壓力、最大剪力、最大彎矩、最大扭矩等，這些計(jì)算量是非常大的，計(jì)算時(shí)要不怕麻煩，認(rèn)真仔細(xì)，不能出差錯(cuò)，一般要計(jì)算兩次進(jìn)行核對(duì)，確保計(jì)算出來的力的大小數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。根據(jù)這些力的大小，進(jìn)行配置鋼筋，然后進(jìn)行變形和穩(wěn)定性驗(yàn)算，檢驗(yàn)構(gòu)件是否滿足有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，變形是否超標(biāo)，穩(wěn)定性是否可靠，如果不滿足，就需要適當(dāng)調(diào)整截面尺寸和配筋，再進(jìn)行驗(yàn)算，反復(fù)調(diào)整截面尺寸和配筋，直到滿足規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求為止。變形和穩(wěn)定性驗(yàn)算，既要驗(yàn)算局部構(gòu)件，也要對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，保證整體結(jié)構(gòu)安全可靠。

5 設(shè)計(jì)成果采用

經(jīng)過計(jì)算驗(yàn)證結(jié)構(gòu)整體和各個(gè)部位是穩(wěn)定的，就可以說明整個(gè)結(jié)構(gòu)是安全的，在設(shè)計(jì)中就可以采用，也可以作為圖集，在同等級(jí)公路的設(shè)計(jì)中直接使用，只需對(duì)基礎(chǔ)和地基作不同的處理。

公路設(shè)計(jì)必須安全，施工質(zhì)量是保證設(shè)計(jì)成果的重要環(huán)節(jié)，只有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范進(jìn)行施工，使施工質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才能真正體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

6 設(shè)計(jì)成果的監(jiān)測(cè)

在公路建成投入營運(yùn)之后，對(duì)重要結(jié)構(gòu)和重要構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)控，是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果的重要手段，如對(duì)橋梁墩臺(tái)的沉降觀測(cè)，對(duì)橋梁、懸臂梁和板變形數(shù)據(jù)的測(cè)量，對(duì)擋土墻位移數(shù)值的監(jiān)控等。對(duì)等級(jí)較高跨度較大造型特殊的橋梁，要進(jìn)行承載實(shí)驗(yàn)，在橋面上布置車型不同、載重量不同、位置不同的車輛，進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)觀測(cè)，檢測(cè)一些構(gòu)件的位移和變形是否滿足設(shè)計(jì)要求。在公路使用初期，對(duì)公路各個(gè)部位跟蹤監(jiān)測(cè)一段時(shí)間，用測(cè)量出的數(shù)據(jù)，與設(shè)計(jì)值分析對(duì)比，看是否在設(shè)計(jì)和規(guī)范允許范圍之內(nèi)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題采取應(yīng)對(duì)措施，確保公路的使用安全。

7 結(jié)束語

現(xiàn)實(shí)中，公路在使用過程中出問題的時(shí)有發(fā)生，如橋梁的側(cè)梁在車輛行駛中側(cè)翻，橋梁在洪水沖擊下垮塌等，這些都是設(shè)計(jì)過程中考慮因素不足，對(duì)變形和穩(wěn)定性驗(yàn)算不周造成的結(jié)果，應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

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