车辆荷载等级提高对T梁主要材料费用的影响研究

摘要

随着公路交通的日益发展,运输车型日益复杂化,并且有向大型、重载方面发展的趋势,作用在公路桥梁结构上的车辆荷载也在不断发生变化。如果不加限制地任其通行,势必会对公路桥梁构造物等主体结构造成永久损害,缩短其正常使用寿命,并显著降低桥梁的使用安全性,造成养护与维修成本大幅增加;但若禁止重车上道,又会降低运营效益,影响国民经济的发展。近几年国家投入大量人力物力进行艰苦治超工作,虽然超载超限车辆上路状况有所改善,但仍经常出现超载车辆压毁公路桥梁的现象。由于无力彻底改变超限超载情况,加之治超成本过高,于是相关部门提出了提高现行车辆荷载等级的建议。提载固然能很好地适应当前车辆荷载变化的新趋势,但是提高车辆荷载会给公路桥梁上部结构材料费用带来怎样的影响,对于这一问题的研究正是本论文的核心内容。
　　 本文首先通过对我国现行车辆荷载标准进行研究,并结合公路桥梁标准设计图,得到了现行车辆荷载等级下单片T梁主要材料费用。其次,通过建立现行车辆荷载标准下的30m跨径装配式预应力混凝土单片简支T梁结构模型,在其基础上,提高所施加的车辆荷载等级,进行T梁受力状况验算与分析,并采取刚度降低或刚度不变方法,调整和修改其材料用量来满足与现行车辆荷载标准相同的受力要求,由此建立不同提载幅度下的30m跨径装配式预应力混凝土单片简支T梁结构模型。然后,分别测算提载后的单片T梁主要材料的增加量,确定了以车辆荷载等级提高幅度为自变量、T梁三种主要材料C50混凝土、预应力钢筋和普通钢筋用量增加比率为因变量的数学关系,并找到了提高车辆荷载等级对T梁主要材料费用影响的定量化关系表达式。最后,对这种定量化关系进行决策分析与应用,并通过在河南省的决策应用展现了研究成果的科学性、实用性与可操作性。
　　 目前,我国的交通运输市场管理正处于瓶颈环节,提高车辆荷载等级这一建议的提出,为陷入恶性循环的治超局面带来了新的机遇与挑战。提高车辆荷载等级所带来的公路桥梁上部结构主要材料费用的增加是否过大,是否会对建筑材料市场造成冲击,与仍需投入的治超成本比较如何,这些都决定了其是否能够被采用。因此,车辆荷载等级提高对T梁主要材料费用的影响研究对于我国的交通运输市场管理具有重要的意义。
　　 本论文结合交通运输部西部交通建设科技资助项目《桥梁设计荷载与安全鉴定荷载的研究》(2008318494-04)课题进行。