影響線在橋梁蓋梁計(jì)算中的應(yīng)用

韓福濤 丁 寧

影響線在橋梁蓋梁計(jì)算中的應(yīng)用

韓福濤 丁 寧

柱式橋墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式之一，一般由基礎(chǔ)之上的承臺(tái)、樁柱式墩身和蓋梁組成。蓋梁是橋梁上部結(jié)構(gòu)的傳力構(gòu)件，承擔(dān)的恒載主要有蓋梁自重、上部結(jié)構(gòu)自重及鋪裝等，承擔(dān)的活載主要有汽車荷載及人群荷載等。恒載一般比較容易確定，筆者在此主要討論蓋梁活載的計(jì)算與簡化?；钶d通過支座傳遞到蓋梁上，必須確定汽車荷載在橫橋向的最不利布置。首先，可根據(jù)所計(jì)算蓋梁處上部結(jié)構(gòu)支反力影響線確定汽車荷載最大支反力；其次，根據(jù)蓋梁內(nèi)力影響線決定汽車荷載最不利橫向布置。

一、算例

某雙向行駛多跨連續(xù)橋面簡支梁橋，標(biāo)準(zhǔn)跨徑16m，計(jì)算跨徑15.5m。設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級，汽車荷載沖擊系數(shù)μ=0.225。橋面凈寬為：凈（7+2×0.75）m。上部結(jié)構(gòu)采用5片T型主梁，主梁間距1.5m。梁下設(shè)板式橡膠支座。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式墩，計(jì)算簡圖見圖1。蓋梁寬度1.2m，橋墩中心線間距5.2m。

1.計(jì)算中間橋墩蓋梁支座截面處由汽車荷載產(chǎn)生的最大剪力標(biāo)準(zhǔn)值

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）4.3.1條，汽車荷載的車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。公路-Ⅰ級，均布荷載q=10.5kN/m，集中荷載根據(jù)計(jì)算

跨徑內(nèi)插得Pk=180+（15.5-5）/（50-5）×（360-180）=222kN。

一個(gè)車道荷載引起的支座反力最大值，如圖2所示，汽車加載長度取2孔加載。

故一列汽車每排輪壓為P/2= 537.387/2=268.69kN。

2.繪制蓋梁支座截面處節(jié)點(diǎn)荷載作用下的剪力影響線（如圖3）

汽車荷載的最不利橫向布置系數(shù)ηi計(jì)算如下：

3.繪制蓋梁跨中截面彎矩影響線（如圖4）

汽車荷載的最不利橫向布置系數(shù)ηi計(jì)算如下：

求出以上內(nèi)力后，即可按照混凝土構(gòu)件配置受彎鋼筋和箍筋（含彎起鋼筋）。

二、墩柱支承寬度影響的考慮

由于支承蓋梁的墩柱面積較大，簡化成點(diǎn)支承使蓋梁內(nèi)力計(jì)算偏大而顯得太保守，所以應(yīng)考慮支承寬度影響。

1.負(fù)彎矩削峰

在計(jì)算蓋梁柱頂截面負(fù)彎矩時(shí)，可采用負(fù)彎矩包絡(luò)圖在柱頂處削峰的方法減小負(fù)彎矩值。支承寬度對內(nèi)力的影響除與柱寬有關(guān)外，還與蓋梁的跨度、高度和寬度有關(guān)，考慮因素比較復(fù)雜。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，方形柱可取峰值處0.9b（b為柱寬）寬度時(shí)對應(yīng)的彎矩值，圓形截面柱可換算為邊長等于0.8倍直徑的方形截面柱。

2.正彎矩減小跨徑

在計(jì)算簡化為雙懸臂簡支梁或連續(xù)梁跨中正彎矩時(shí)，采用減小跨徑的方法來考慮支承寬度的影響，跨徑可取為計(jì)算跨徑減去0.9b。

圖1 計(jì)算簡圖（單位：mm）

圖2 反力影響線

圖3 剪力影響線

圖4 彎矩影響線

三、小結(jié)

橋梁設(shè)計(jì)中，蓋梁是聯(lián)結(jié)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要傳力構(gòu)件，它將上部結(jié)構(gòu)各片主梁由恒載和活載引起的支點(diǎn)反力傳遞到下部結(jié)構(gòu)。在實(shí)際工作中，筆者注意到有些設(shè)計(jì)人員錯(cuò)誤理解了蓋梁的傳力作用，采用不正確的簡化算法，計(jì)算結(jié)果誤差較大。有以下幾點(diǎn)可供讀者思考：

（1）由于汽車荷載的輪壓不是直接作用在蓋梁上面，而是通過設(shè)置在蓋梁上的固定支座來傳遞的，汽車荷載可以橫橋向左右移動(dòng)，因此支座集中反力的大小是變化的，但是其作用點(diǎn)位置是固定的。

（2）作出蓋梁控制截面的內(nèi)力影響線，此時(shí)可將汽車荷載布置在最不利位置處，從而求出內(nèi)力的最不利效應(yīng)。

（3）兩車道及以上時(shí)，還應(yīng)考慮荷載橫向折減系數(shù)ζ。

通過上面的算例，筆者列出了蓋梁支座處最大剪力和跨中最大彎矩的計(jì)算過程，為蓋梁設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。該例也可供工程技術(shù)人員在已建成橋梁內(nèi)力復(fù)核時(shí)參考應(yīng)用■

（作者單位：中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 233001）

（專欄編輯：張 婷）