斜 宽连续空心板桥 荷载横向分布系数探析

 　摘 要：本文主要通过对横向铰接板法、有限元法以及实测这三种计算方法进行分析来探究如何准确的、精确的计算斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数。 
　　关键词：斜宽连续空心板桥 实测荷载 分布系数 
　　在我国经济、科技蓬勃发展的今天，公路桥梁建设水平有很大进步，公路桥梁建设更加坚固耐用。这一点在宽桥方面的体现的非常明显。就以斜宽连续空心板桥为例来说，桥梁建设中的桥梁设计、横线分布系数计算、结构稳定性等方面应当科学的分析、规划、计算、构建，才能够保证所建设的斜宽连续空心板桥质坚固耐用。斜宽连续空心板桥建设中桥梁荷载横向系数计算是非常重要的部分，其在一定程度上决定板桥能否坚固耐用。 
　　1.斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数计算的理论依据 
　　斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数关乎板桥的应用性，尽量保证板桥荷载横向系数正确、精确尤为重要。桥梁横向分布系数的计算可以应用铰接板法、有限元法以及实测等方法，在各种计算方法中选择最适合的、最佳的计算方法来计算横向分布系数，才能够得到相对准确、精确的横向分布系数，为建设坚固耐用的板桥创造条件。下文就铰接板法、有限元分析梁格法以及实测这三种计算方法进行。 
　　1.1荷载横向分布的原理 
　　由于斜宽连续空心板桥的宽度较大，桥梁自重荷载、汽车荷载、行人荷载作用于桥梁时，桥梁结构的横向刚性会受到影响，使荷载在横向和纵向上同时传递，并使主梁参与不同程度的支撑工作。这将会分散桥梁自重荷载、汽车荷载、行人荷载作用，保证桥梁正常应用。 
　　1.2横向铰接板法 
　　斜宽连续空心板桥具有连接构造，但由于其内部是空心的，这使得桥梁连接部分刚性比较薄弱。从此角度出发，利用横向铰接板法来计算荷载横向分布系数，需要将斜宽连续空心板桥看作为简支板来计算。也就是分析斜宽连续空心板桥的空间受力状态，将其作为平面受力状态，进而将板桥比拟为相同跨径等挠曲刚度的简支板桥，计算剪支板桥的荷载横向分布系数。另外，在利用横向铰接板法计算斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数时还需要考虑板桥斜梁的倾斜度，倾斜度不同，横向分布系数大小就会变化。所以，斜梁倾斜度是利用横向铰接板法计算板桥荷载横向分布系数必须考虑的因素之一。 
　　1.3有限元分析梁格法的原理 
　　有限元分析梁格法主要是用一个等效梁格来代表上部结构，把分散在板的每一区段内的弯曲和抗扭刚度 假定集中与最邻近的等效梁格内，再利用有限元法进行计算和分析，得到荷载横向分布系数。利用有限元分析梁格法计算斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数，需要考虑斜梁的倾斜度。相对于正桥来说，斜梁桥的受力机理比较复杂，其对板桥荷载横向分布系数有一定的影响。利用有限元分析梁格法计算荷载横向分布系数之前，一定要确定斜梁的倾斜度及其对板桥荷载横向分布系数的影响。 
　　1.4实测横向分布系数 
　　尽管实测斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数比较麻烦、繁琐，但也不失为一种办法。实测计算荷载横向分布系数，主要通过以下公式进行计算。实测横向分布系数值公式即为： 
　　注：N表示所布荷载的车道数；εi表示各片梁控制截面的应变力。 
　　2.斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数计算 
　　选用适合的、有效的计算方法来计算斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数，为设计和建设板桥提供重要依据，可以促使高质量的斜宽连续空心板桥创造条件。笔者借助某地区一斜宽连续空心板桥建设工程来分析横向铰接板法。有限元分析梁格法以及实测荷载横向分布系数这三种方法的应用效果。 
　　2.1斜宽连续空心板桥工程概况 
　　此工程桥梁全长300m，桥宽32m；设计荷载为公路Ⅱ级，人群荷载为3.5 ，道路横断面采用双向六车道标准；总体布置为 预应力连续空心板 预应力连续T梁。桥墩方向和水流平行，和路线夹角60°，预应力连续空心板横向由25块板构成，每孔跨径为20m，桥宽32m。 
　　2.2横向铰接板法计算横向分布系数 
　　由于横向铰接板法是将斜宽连续空心板桥转化为“简支板桥”来计算横向分布系数。那么，整个计算过程中板桥的宽跨比、构件抗弯、抗扭刚度等方面是整个计算的关键因素。具体的内容是： 
　　（1）基本参数。通过Midas截面特性计算器来计算板块的抗弯惯性矩和板块的抗扭惯性矩，进而得到连续板中的跨中挠度，为后续进行宽跨度、构建抗弯、抗扭刚度等方面计算提供依据。 
　　（2）跨中横向分布系数。根据抗弯刚度公式： 
　　并结合所求得的参数来换算抗扭刚度，即为： 
　　注：GJh表示抗扭刚度；ψ表示为跨中截面的扭转角。 
　　假设利用横向铰接板法来计算板桥荷载横向分布系数时不考虑斜交折减系数。那么，由25片空心板组成的斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数的计算是利用横向铰接板法就每片空心板的抗扭强度进行具体计算，进而得到每片空心板的横向分布系数（如表1所示）。 
　　2.3有限元分析梁格法计算横向分布系数 
　　利用有限元分析梁格法计算斜宽连续空心板桥时，结合斜宽连续空心板桥的相关资料，利用梁格代表每个空心板的弯曲和抗扭强度，再利用有限元分析法来计算横向分布系数（如表2所示）。 
　　2.4实测横向分布系数的计算 
　　利用实测方法来计算斜宽连续空心板桥荷载横向分布系数，主要是结合斜宽连续空心板桥相关资料，利用实测计算公路对每一片空心板进行计算，得到第一跨各片空心板跨中底板下缘的应变（如表3所示）。 
　　在现代化的今天，我国桥梁建设有很大发展和进步。不同类型的高质量桥梁伫立在祖国大地上，使人们的出行更加方便、快捷。斜宽连续空心板桥作为众多桥梁中的一种，其应用日益增多，加强其建设质量越来越重要。要想建设出高质量的斜宽连续空心桥，对其荷载横向分布系数进行准确的、精确的计算是非常重要的，其对板桥建设效果有很大影响。