公路橋梁拓寬拼接對(duì)新舊主梁荷載分布系數(shù)的影響研究

王寶龍

（中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司，山東濟(jì)寧 272000）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸量逐年增加，眾多已建公路已無(wú)法滿(mǎn)足交通增長(zhǎng)的需求。與此同時(shí)，公路改擴(kuò)建已成為緩解交通壓力、增加交通運(yùn)輸量的重要舉措。在橋梁完成拓寬拼接后，舊橋邊界條件將會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而引起其內(nèi)力改變[1，2]。在橋梁拓寬拼接后的空間應(yīng)力分布的簡(jiǎn)化計(jì)算中，荷載橫向分布系數(shù)是重要參數(shù)。

對(duì)于拓寬拼接后的橋梁，要保證其正常使用，關(guān)鍵在于確保完成拼接的橋梁各片主梁所承擔(dān)的荷載仍處于其承載能力范圍之內(nèi)。事實(shí)上，進(jìn)行拓寬拼接的新舊橋梁存在荷載的橫向分配，仍采用原橋的荷載橫向分布系數(shù)來(lái)計(jì)算各片主梁所承擔(dān)的荷載大小并不合適，需采用拓寬后全橋的荷載橫向分布系數(shù)來(lái)計(jì)算。鑒于橋梁拓寬拼接的方法有多種，且新舊橋梁各片主梁的剛度亦有可能不等，因此，荷載橫向分布系數(shù)變化亦較大[3-6]。

本文將以某橋梁拓寬拼接工程為研究背景，分別研究了拓寬拼接前后新舊橋荷載橫向分布系數(shù)的變化規(guī)律。

2 工程概況

本文研究所依托的橋梁位于重慶市巴南區(qū)，連接已有渝襄高速，距離太平鎮(zhèn)約6 km。橋梁結(jié)構(gòu)形式為整體式，分左、右2 幅，左右2 幅長(zhǎng)度均為370.04 m。橋址區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候，場(chǎng)區(qū)屬侵蝕剝蝕丘陵地貌，位于場(chǎng)地南側(cè)山頭，最低海拔314.3 m，相對(duì)高差35.5 m。左右幅橋臺(tái)位于斜坡上部陡坡處。

據(jù)野外地質(zhì)調(diào)繪及鉆孔揭露，橋址區(qū)出露地層主要有第四系人工填土層素填土，第四系全新統(tǒng)坡洪積層粉質(zhì)黏土，第四系全新殘坡積層粉質(zhì)黏土、侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組長(zhǎng)石砂巖、粉砂巖、泥巖。橋梁上部結(jié)構(gòu)均采用簡(jiǎn)支T 梁標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，大橋左幅采用U 形臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)，實(shí)體承臺(tái)的樁基礎(chǔ)的樁徑為1.5 m，其余采用樁式墩，直徑為2～2.5 m。本文研究的橋梁結(jié)構(gòu)拓寬拼接示意圖如圖1 所示。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)拓寬拼接示意圖

3 橋梁拓寬拼接對(duì)新舊橋梁荷載橫向分布系數(shù)的影響

橋梁荷載的橫向分布一直是公路橋梁設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題之一，其關(guān)乎各片主梁所承受的荷載大小與內(nèi)力計(jì)算。對(duì)荷載橫向分布系數(shù)進(jìn)行計(jì)算是在一定誤差范圍內(nèi)通過(guò)尋求影響面近似解來(lái)代替影響面精確解，從而將復(fù)雜空間問(wèn)題轉(zhuǎn)換成平面問(wèn)題進(jìn)行求解，即把影響面分解成2個(gè)單值函數(shù)的乘積[7]。目前，在工程設(shè)計(jì)中，常用的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算方法有3種，分別為李國(guó)豪、石洞編著的《公路橋梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算》中提出的計(jì)算方法、《公路橋梁荷載橫向分布計(jì)算方法》中提出的計(jì)算方法、胡肇滋編著的《公路橋梁荷載分布計(jì)算方法》。3 種方法是基于不同的理論提出的，故存在各自的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)。

本文在研究新舊橋梁拼寬前后荷載的橫向分布系數(shù)時(shí)，支座處采用杠桿原理法，跨中采用剛接梁法。圖2～圖5 分別給出了新舊橋拼寬前后各片主梁支點(diǎn)及跨中的荷載橫向分布系數(shù)。

基于圖2～ 圖5 可以發(fā)現(xiàn)，不論是支點(diǎn)位置還是跨中位置，拓寬后新舊橋梁的各片主梁的荷載橫向分布系數(shù)均有不同程度的提高，相對(duì)于支點(diǎn)處，主梁跨中位置處荷載橫向分布系數(shù)增加較明顯。此外，新舊橋梁邊梁處荷載橫向分布系數(shù)較其余主梁變化更大。因此，在主梁承載力不變的情況下，需要對(duì)原主梁進(jìn)行減載，首先就是要使其所承受的活載盡可能降低，這就要求拓寬后舊橋主梁的荷載橫向分布系數(shù)比拓寬前要小，這個(gè)通過(guò)調(diào)整新舊主梁的剛度來(lái)降低主梁所承擔(dān)的荷載[8-11]。

圖2 拓寬拼接前后新橋邊聯(lián)各片主梁荷載橫向分布系數(shù)

圖3 拓寬拼接前后新橋中聯(lián)各片主梁荷載橫向分布系數(shù)

圖4 拓寬拼接前后舊橋邊聯(lián)各片主梁荷載橫向分布系數(shù)

圖5 拓寬拼接前后舊橋中聯(lián)各片主梁荷載橫向分布系數(shù)

4 結(jié)語(yǔ)

本文以某橋梁拓寬拼接工程為研究背景，通過(guò)理論分析方法研究了新舊橋梁拓寬拼接前后各片主梁的荷載橫向分布系數(shù)的變化規(guī)律。研究表明，拓寬拼接前后新舊橋梁各主梁的荷載橫向分布系數(shù)均有不同程度提高。然而，邊梁處荷載橫向分布系數(shù)較其余位置處更大。