摘要：进行公路桥梁设计时，规范提出了汽车荷载的4种取值，分别是组合值、标准值、频遇值和准永久值，本文就上述4种汽车荷载取值进行了探讨。重车比例较高时，规范规定的组合值、标准值、频遇值、准永久值均可能偏小，建议根据重车比例进行调整。
一、标准值
公路工程技术标准2014版，汽车荷载的标准值为公路-I级。依据参考文献1和2的分析，公路-I级基本上与汽车-超20级等效，后者对应于车速约20km/h的车辆间距布置，涵盖了各级公路对应的车速和基准通行能力。
依据参考文献2的分析，汽车实际荷载大小与交通组成中重载比例直接相关。直接引用文献2的成果：
当重载车比例≤30%时，等效汽车荷载未超过公路-I级标准值，可采用修订的公路-I级标准值计算；当重载车比例>30%时，等效汽车荷载超过公路-I级标准值，应根据等效汽车荷载进行计算。
二、组合值
设计基准期内，桥梁结构要保证安全、适用、耐久。桥梁结构的安全性主要通过可靠度来衡量，即通过设计基准期内，结构抗力与载荷产生内力之差为正的可靠概率来衡量，可靠概率也可以用可靠指标表示，即可靠概率分布值/标准差。例如公路桥梁的可靠指标要求为4.2，其对应的可靠概率为99.99867%，失效概率为1.334575E-05。
桥梁结构的安全性，通过强度设计来保证，对应的设计状态为承载能力极限状态，对应的汽车荷载为组合值，对应的材料工作状态为塑性。
组合值，为设计基准期内，满足可靠度要求时的最大荷载，通过标准值乘以组合系数来体现，公路桥涵通用规范规定的汽车荷载的组合系数为1.4。
依据参考文献2的分析，严重堵车时，前、后车辆净距按2m计算，则对汽-超20级主车来说，车重20t，车距10m，等效为均布力2t/m，是汽-超20级1.05t/m的1.9倍，接近2倍，即此时的组合系数应为2.0。
采用规范规定的组合系数1.4并未考虑严重堵车工况，这和可靠度设计的理念不符，建议设计时，承载能力极限状态应考虑严重堵车工况。
三、频遇值
设计基准期内，桥梁结构要保证安全、适用、耐久。桥梁结构的适用性，一般是指设计基准期内，桥梁运营期间，结构刚度满足要求，通常控制结构的挠度不超过限值。桥梁结构的耐久性，一般是指设计基准期内，结构的性能下降幅度满足要求，通常控制结构裂缝不超过限值。
桥梁结构的适用性和耐久性，分别通过控制挠度和裂缝宽度来保证，对应的设计状态为正常使用极限状态，对应的汽车荷载为频遇值或准永久值，对应的材料工作状态为弹性。
依据参考文献1，频遇值，可靠度标准给出了定义，但未给出具体数值，指出需要根据统计结果及工程经验综合确定；通用规范给出的定义与可靠度标准不同，且给出了频遇值具体数值为0.7*标准值。
笔者认为，考虑重车超载的情况下，采用0.7*标准值作为频遇值可能偏低，适用性及耐久性可能达不到要求。
通常情况下，重车一般位于外侧行车道，对于一定的交通组成，当重车比例小于50%时，可假设重车均位于一条车道；当重车比例大于50%，例如60%时，可假设50%重车位于一条车道，另外10%位于另一条车道。这种布载工况可概括为重车按交通组成比例布置，并优先集中于一条车道布置，笔者建议将此工况视为频遇工况，并采用与参考文献2相同的方法进行分析，结果如下表：
由表可见，重车比例小于30%时，标准值可取公路-I级标准值，频遇值系数0.83；重车比例大于30%时，标准值大于公路-I级标准值，频遇值接近公路-I级标准值；重车比例大于50%时，标准值大于公路-I级标准值，频遇值大于公路-I级标准值；频遇值系数0.83~1.0。
四、准永久值
依据参考文献1，准永久值，可靠度标准给出了定义，但未给出具体数值，指出需要根据统计结果及工程经验综合确定；通用规范给出的定义与可靠度标准不同，且给出了准永久值具体数值为0.4*标准值。
笔者认为，考虑重车超载的情况下，采用0.4*标准值作为准永久值可能偏低，适用性及耐久性可能达不到要求。
如上所述，笔者建议的频遇值工况，可概括为重车按交通组成比例布置，并优先集中于一条车道布置；准永久值工况，可概括为重车按交通组成比例减半布置，并优先集中于一条车道布置。采用与参考文献2相同的方法，进行分析，结果如下表：
由表可见，重车比例小于30%时，标准值可取公路-I级标准值，准永久值系数0.64；重车比例大于30%时，标准值大于公路-I级标准值，准永久值系数0.62~0.66。综合两者，准永久值系数可取0.65。
五、关于2004/2018桥规持久状况应力计算
首先对比一下85桥规和2004/2018桥规各设计状态对应的汽车荷载，如下表所示：
由表可见：
1、承载能力极限状态，汽车荷载均采用组合值。
2、正常使用极限状态，85规范，应力、挠度、裂缝计算均采用标准值，应力计算未明确是否计入汽车冲击力，挠度、裂缝明确不计汽车冲击力；而2004/2018规范，挠度、裂缝计算采用频遇值，可不计汽车冲击力，应力计算采用标准值，应计入汽车冲击力。
对此笔者认为：
1、若按照可靠度标准关于频遇值的定义，即设计基准期内，95%时段汽车荷载不超过频遇值，正常使用极限状态采用频遇值是合理的。应力属于正常使用极限状态控制指标，采用可靠度标准定义的频遇值控制是可以的。
2、2004/2018规范的频遇值与可靠度标准定义的不同，较标准值下降较多（频遇值不计冲击，与标准值计冲击相比，前者仅相当于后者的约54%），所以提出了应力计算用标准值控制。根据前述分析，当重载车比例较高时，频遇值大于公路-I级标准值，用公路-I级标准值也控制不住。
3、汽车冲击力，是与结构固有频率相关的一个动力，类似于弹簧挂重物，在重物上下往复运动过程中，弹簧拉力会在某些位置大于重物重力，比重力多出来的这部分，就是汽车冲击力。笔者认为，汽车荷载是动荷载，汽车冲击力始终存在，无论是组合值、标准值、频遇值、准永久值，都应该考虑汽车冲击力。
4、建议规范根据重车不同比例，建立标准值、频遇值、准永久值的关系，在正常使用极限状态计算时，统一采用汽车荷载频遇值并考虑汽车冲击力进行控制。
六、结论与建议
1、考虑超载情况下，频遇值通常大于规范规定的频遇值。当重载车比例较高时，频遇值可能大于公路-I级标准值，建议根据重载车比例进行频遇值计算。
2、严重堵车工况下，汽车荷载大约为公路-I级标准值2倍，目前规范组合系数仅为1.4，未考虑严重堵车工况，建议规范考虑严重堵车工况。
3、建议规范加强频遇值研究，给出重载车不同比例下的频遇值，在正常使用极限状态计算时，应力、挠度、裂缝统一采用汽车荷载频遇值并考虑汽车冲击力进行控制。
参考文献：
1、汽车-超20级、公路-I级、超载条件下的汽车荷载1
https://mp.weixin.qq.com/s/7xBPKSiBtpspNe3LAKUNXw
2、汽车-超20级、公路-I级、超载条件下的汽车荷载2
https://mp.weixin.qq.com/s/GTu9Yk4hKqLvP1kSdwbdPA
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