單車道布載系數(shù)的提高對(duì)橋梁受力的影響

佟文博，宋亞光

(遼寧省公路勘測(cè)設(shè)計(jì)公司 沈陽(yáng)市 110006)

單車道布載系數(shù)的提高對(duì)橋梁受力的影響

佟文博，宋亞光

(遼寧省公路勘測(cè)設(shè)計(jì)公司 沈陽(yáng)市 110006)

新版規(guī)范《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)橫向車道布載系數(shù)中單車道的布載系數(shù)提高為1.2，針對(duì)此系數(shù)的提高，從橫向分布系數(shù)和橋面板計(jì)算兩個(gè)方面，對(duì)空心板、T梁、小箱梁以及現(xiàn)澆箱梁分別進(jìn)行了計(jì)算分析。

單車道布載系數(shù)；橫向分布系數(shù)；橋面板計(jì)算

1 橫向車道布載系數(shù)簡(jiǎn)述

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)(以下簡(jiǎn)稱新規(guī)范)中7.0.6條規(guī)定如下：

橋涵設(shè)計(jì)車道應(yīng)符合表1的規(guī)定。橫向車道布載系數(shù)應(yīng)符合表2的規(guī)定。橫橋向布置多車道汽車荷載時(shí)，應(yīng)考慮汽車荷載的折減；布置一條車道汽車荷載時(shí)，應(yīng)考慮汽車荷載的提高。多車道布載的荷載效應(yīng)不得小于兩條車道布載的荷載效應(yīng)，也不得小于一條車道布載的荷載效應(yīng)[1]。

表1 橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)

表2 橫向車道布載系數(shù)

那么，我們?cè)谧鰴M向計(jì)算以及局部受力分析(橫向分布系數(shù)和橋面板計(jì)算)時(shí)，是否需要考慮單車道布載系數(shù)呢？

從規(guī)范的規(guī)定可以看出，橫向車道布載系數(shù)是對(duì)應(yīng)橋面寬度車道數(shù)規(guī)定的，所以一般來(lái)講，設(shè)計(jì)人員對(duì)此項(xiàng)規(guī)定的理解可能是認(rèn)為單車道提高系數(shù)只是針對(duì)縱向計(jì)算考慮的，對(duì)于橫向計(jì)算及局部受力計(jì)算不應(yīng)該考慮。

關(guān)于這一點(diǎn)，筆者進(jìn)行了以下分析：

(1)新規(guī)范中，對(duì)于車道荷載，集中荷載的標(biāo)準(zhǔn)值Pk從原規(guī)范的180～360kN調(diào)整為270～360kN，也就是說(shuō)，車道荷載的效應(yīng)有所增加。

(2)新的《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2015)中有如下規(guī)定：基本組合當(dāng)采用車輛荷載計(jì)算時(shí)，其分項(xiàng)系數(shù)取γQ1=1.8[2]。雖然車輛荷載的標(biāo)準(zhǔn)值不變，但是基本組合的分項(xiàng)系數(shù)有所提高，也相當(dāng)于車輛荷載的效應(yīng)也有所增加。

(3)綜合以上兩點(diǎn)可以看出，車道荷載和車輛荷載的效應(yīng)都有所增加，對(duì)于橫向車道布載系數(shù)，如果僅在縱向計(jì)算(車道荷載)時(shí)考慮，而橫向計(jì)算及局部受力分析(車輛荷載)時(shí)不考慮，是不合理的。

(4)關(guān)于橫向車道布載的文字說(shuō)明，規(guī)范描述為“汽車荷載”，并沒(méi)有明確說(shuō)明車道荷載還是車輛荷載。

因此，筆者認(rèn)為，在橫向計(jì)算以及局部受力分析中，同樣應(yīng)該考慮單車道布載系數(shù)的影響，這一點(diǎn)在我們做橋梁計(jì)算時(shí)需要引起特別注意。

2 計(jì)算分析內(nèi)容

單車道布載系數(shù)的提高對(duì)橋梁受力的影響主要有三個(gè)方面：

(1)對(duì)于單車道橋梁(窄橋)，汽車荷載效應(yīng)提高20%；

(2)對(duì)于多車道預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁，梁(板)橫向分布系數(shù)有影響；

(3)對(duì)于單車道控制計(jì)算的橋面板局部受力有影響。

本文主要對(duì)第(2)、(3)條進(jìn)行分析計(jì)算。

3 橫向分布系數(shù)計(jì)算

對(duì)目前主要采用的裝配式空心板、T梁、小箱梁分別進(jìn)行計(jì)算分析，截面尺寸參照部頒通用圖根據(jù)布板情況擬定，橫向分布計(jì)算方法如表3。

表3 橫向分布計(jì)算方法

綜合考慮新規(guī)范表7.0.6-1橋涵設(shè)計(jì)車道數(shù)的規(guī)定，橋面寬度W0按單向行駛橋梁采用9.0m、12.0m、16.0m三種情況分別進(jìn)行計(jì)算分析，防撞墻寬度均按0.5m考慮。

按照新規(guī)范7.0.5條的規(guī)定進(jìn)行車輛的橫向布置，如圖1。

3.1 空心板計(jì)算

3.1.1 16m空心板(1.0m板)計(jì)算

布板情況見(jiàn)表4。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

計(jì)算結(jié)果圖示見(jiàn)圖2、圖3。

表4 1.0m空心板布板情況一覽表

表5 邊板計(jì)算結(jié)果表

表6 中板計(jì)算結(jié)果表

3.1.2 16m空心板(1.25m板)計(jì)算

布板情況見(jiàn)表7。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表8、表9。

計(jì)算結(jié)果圖示見(jiàn)圖4、圖5。

3.2 30m T梁計(jì)算

T梁預(yù)制寬度為1.7m，布板情況見(jiàn)表10。

橋面寬度W0(m)設(shè)計(jì)車道數(shù)梁板數(shù)量懸臂長(zhǎng)(m)9．0270．62512．03100．25016．04130．375

表8 邊板計(jì)算結(jié)果表

表9 中板計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表11、表12。

計(jì)算結(jié)果圖示見(jiàn)圖6、圖7。

3.3 30m小箱梁計(jì)算

小箱梁預(yù)制寬度為2.4m，布板情況見(jiàn)表13。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表14、表15。

橋面寬度W0(m)設(shè)計(jì)車道數(shù)梁板數(shù)量梁間距(m)濕接縫寬(m)懸臂長(zhǎng)(m)9．0242．500．801．25012．0362．200．501．00016．0482．150．450．975

表11 邊梁計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算結(jié)果圖示見(jiàn)圖8、圖9。

3.4 計(jì)算結(jié)果分析

從以上計(jì)算結(jié)果中可以看出：

(1)空心板：?jiǎn)诬嚨啦驾d系數(shù)對(duì)支點(diǎn)位置的計(jì)算結(jié)果有影響，效應(yīng)值比老規(guī)范提高20%；而對(duì)于跨中位置來(lái)說(shuō)，雖然單車道布載的效應(yīng)有所增加，但是小于多車道布載的效應(yīng)，跨中位置仍為多車道布載為最不利工況。

表12 中梁計(jì)算結(jié)果表

橋面寬度W0(m)設(shè)計(jì)車道數(shù)梁板數(shù)量梁間距(m)濕接縫寬(m)懸臂長(zhǎng)(m)9．0233．300．901．70012．0343．200．801．70016．0453．401．001．700

(2)T梁、小箱梁：?jiǎn)诬嚨啦驾d系數(shù)對(duì)支點(diǎn)位置的計(jì)算結(jié)果有影響，效應(yīng)值比老規(guī)范提高20%，但單車道布載不一定為最不利狀態(tài)，需要根據(jù)實(shí)際車輛布載情況計(jì)算確定；而對(duì)于跨中位置來(lái)說(shuō)，雖然單車道布載的效應(yīng)有所增加，但是小于多車道布載的效應(yīng)，跨中位置仍為多車道布載為最不利工況。

表14 邊梁計(jì)算結(jié)果表

表15 中梁計(jì)算結(jié)果表

分析產(chǎn)生此結(jié)果的成因，以橋面寬度W0為9m，1m空心板的2#板為例，杠桿法計(jì)算出的荷載橫向分布影響線如圖10所示，鉸接板梁法計(jì)算出的荷載橫向分布影響線如圖11所示。

由以上兩圖可以很明顯的看出，支點(diǎn)位置影響線分布僅與相臨梁板有關(guān)，也就是說(shuō)，荷載作用位置在相臨梁板范圍之外的任意位置，均對(duì)此梁板不產(chǎn)生作用力，此時(shí)僅需要對(duì)比在相臨梁板范圍內(nèi)，作用一列車和多列車的效應(yīng)值，取最不利計(jì)算結(jié)果。

設(shè)梁間距為L(zhǎng)，則相臨梁板范圍即為2L，考慮單個(gè)車輪作用在梁中間位置為不利位置，計(jì)算一列車和兩列車效應(yīng)的臨界值，計(jì)算圖示如圖12。

求得L=1.625m

也就是說(shuō)，當(dāng)梁間距大于1.625m時(shí)，采用兩列車計(jì)算出的橫向分布更不利。

因此，支點(diǎn)位置的橫向分布系數(shù)，對(duì)于T梁和小箱梁(梁間距多數(shù)都大于1.625m)，采用多列車計(jì)算出的橫向分布更為不利；對(duì)于空心板(梁間距多數(shù)都小于1.625m)，當(dāng)單個(gè)車輪作用位置在梁板中線時(shí)為最不利狀態(tài)，橫向分布最小值為0.6(邊梁位置由于布載位置的局限可能會(huì)出現(xiàn)小于0.6的狀況)。

而跨中位置的橫向分布系數(shù)，剛(鉸)接板梁法荷載橫向分布影響線分布與所有梁板都有關(guān)，橫向分布的計(jì)算結(jié)果顯然為多列車布載時(shí)計(jì)算結(jié)果更不利。

因此，單車道布載對(duì)支點(diǎn)剪力計(jì)算結(jié)果有影響，對(duì)跨中彎矩計(jì)算結(jié)果影響不大。

4 橋面板計(jì)算

橋面板計(jì)算按照多跨連續(xù)單向板進(jìn)行計(jì)算，主要分析在考慮單車道布載系數(shù)提高的情況下，計(jì)算跨徑(箱室寬度或梁肋間距)內(nèi)布置一列車和多列車時(shí)橋面板的內(nèi)力情況。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表16。

表16 橋面板計(jì)算結(jié)果表(kN·m)

計(jì)算結(jié)果圖示見(jiàn)圖13。

從以上計(jì)算結(jié)果中可以看出，當(dāng)箱室寬度(梁肋間距)小于等于2.5m時(shí)，采用一列車計(jì)算出的結(jié)果更為不利；當(dāng)箱室寬度(梁肋間距)大于2.5m時(shí)，按多列車控制設(shè)計(jì)。

因此，對(duì)于目前常用的T梁結(jié)構(gòu)，多存在梁肋間距小于或等于2.5m的情況，此時(shí)橋面板的計(jì)算需要引起特別注意，設(shè)計(jì)時(shí)需要核實(shí)橋面板的配筋是否滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

本文主要分析了單車道布載系數(shù)的提高對(duì)橋梁

受力的影響，主要結(jié)論如下：

(1)橫向分布計(jì)算：?jiǎn)诬嚨啦驾d對(duì)支點(diǎn)剪力計(jì)算結(jié)果有影響，對(duì)跨中彎矩計(jì)算結(jié)果影響不大。

(2)橋面板計(jì)算：當(dāng)箱室寬度(梁肋間距)小于等于2.5m時(shí)，單車道布載的計(jì)算結(jié)果更為不利，對(duì)于上部結(jié)構(gòu)采用裝配式T梁的結(jié)構(gòu)，計(jì)算時(shí)需要引起注意。

[1] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG B01-2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.JTG D60-2015公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2015.

Influence of Increase of Single Lane Loading Coefficient on Load-Carrying Capability of Bridge

TONGWen-bo,SONGYa-guang

(Liaoning Highway Surveying and Designing Company,Shenyang 110006,China)

The single lane loading coefficient in transverse lane loading coefficient of new version standard Technical Standard of Highway Engineering (JTG B01-2014) is increased to be 1.2. Aiming at the coefficient increase, the computational analyses on hollow slab, T beam, small box beam and cast-in-place box beam are respectively made from two aspects of transverse distribution coefficient and bridge deck slab computation.

Single lane loading coefficient; Transverse distribution coefficient; Bridge deck slab computation

1673-6052(2016)11-0012-06

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.004

U441

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