13米空心板橋限載標(biāo)準(zhǔn)研究

（山東科技大學(xué)， 山東 青島 266590）

0 引言

隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，由于大型車輛猛增，同時車輛荷載遠高于橋梁設(shè)計荷載，因此不可避免的影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性能，不但大大增加了橋梁養(yǎng)護維護費用，而且很致命的導(dǎo)致了橋梁垮塌事故，這給社會造成了重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，所以系統(tǒng)開展對橋梁限載理論方法的研究已經(jīng)刻不容緩。

下面以13m預(yù)應(yīng)力空心板橋為例，把橋梁施工圖作為計算依據(jù)，應(yīng)用限載分析模型計算出橫向分布系數(shù)，恒活載比值以及限載值。

1 限載分析方法

根據(jù)橋梁限載簡化分析模型，對于鋼筋混凝土中、小跨經(jīng)簡支梁橋，若按跨中最大承載能力確定限載取值，可采用恒載 SG和典型限載車輛荷載限值 SQth作為最基本荷載組合形式， 相對于抗力 R 的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)可表示為:

結(jié)構(gòu)的失效概率可表示為:

經(jīng)過以上代換，按式中( 1)和( 2)確定的限載系數(shù)僅與設(shè)計采用的活橫載比值ρ(=SQk/SGk)有關(guān)，且與恒載效應(yīng)或汽車荷載效應(yīng)的取值無關(guān)，通過上式可得，橋梁的限載取值問題也就轉(zhuǎn)變?yōu)榛顧M載比值ρ與容許效率反算限載系數(shù)的問題。

2 計算實例

計算實例選擇 2×13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋為例，通過施工圖得到的指標(biāo)為：橋梁汽車荷載等級為公路Ⅰ級，行車道數(shù)為 4，單幅橋板塊數(shù)為 10，預(yù)制板長12.96m，設(shè)計安全等級為一級，環(huán)境類別為二類。

（1）恒載內(nèi)力計算

橋面板橫斷面如圖2，其中混凝土容重為25kN/m3，瀝青混凝土容重為23kN/m3，通過圖2可以計算出恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。

作用位置在支點上時彎矩值為0，此時的支點剪力為 139.64KN，作用位置在1/4跨中上時彎矩值為340.38KN·m，此時的支點剪力為69.82KN，作用位置在跨中上時彎矩值為453.84KN·m，此時的支點剪力為0KN。

圖2 空心板中板橫斷面（單位：cm）

（2）通過圖 3材料尺寸，其受拉、受壓強度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)線性插值法求得:fck=15.38MPa，fck=15.38MPa，鋼筋標(biāo)號與強度等級新舊規(guī)范相同，再根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2004)[50],確定主梁跨中截面抗彎承載能力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)下圖 3我們可以計算出跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為1020.88KN·m。

抗力標(biāo)準(zhǔn)值 Mk=fckbx（h0-x/2）+fsk As (h0-as ）=1020.88KN·m

(3)活荷載的計算 M=(1+u）·ξ·mi·(1/8ql2+Pk·y），可以計算出活荷載的取值SQk=338.74KN·m。

(4）活載橫向分布系數(shù)采用鉸接法計算，根據(jù)剛度參數(shù)，《公路橋涵設(shè)計手冊—梁橋（上冊）》第一篇附錄（二）中10塊板的鉸接板橋荷載橫向分布影響線，由γ=0.01和γ=0.02內(nèi)插得到γ=0.0189292時1號至5號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線，根據(jù)最不利布載原則，計算出跨中汽車荷載橫向分布系數(shù)，1號梁 m1汽=（0.1949+0.12125+0.08815+0.06095）/2=0.232，2號梁 m2汽=（0.18625+0.131+0.09505+0.06595）/2=0.239，3號 梁 m3汽=（0.1574+0.1455+0.1089+0.0761）/2=0.244，4號 梁 m4汽=（0.12155+0.1475+0.13165+0.0907）/2=0.246，5號 梁 m5汽=（0.1037+0.13755+0.13755+0.1037）=0.242。

(5）鋪裝層與構(gòu)件自重效應(yīng)比值

通過圖 1計算橋面鋪裝恒載集度 g1為 7.75KN/m，構(gòu)件恒載集度 g2為11.23KN/m，則鋪裝層與構(gòu)件自重效應(yīng)比值為0.69。

3 典型車輛的限載值計算

由設(shè)計安全等級一級的公路—Ⅰ級橋梁抗力水平為基準(zhǔn)，按限載安全等級一級推算與各荷載等級典型限載車輛模型的限載系數(shù)與限載取值。

（1）由前面推算得，抗力標(biāo)準(zhǔn)值為 Rk*=1020.88KN·m，公路—Ⅰ級汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)SQk為338.74KN·m，則活恒載比值ρ為0.746。

（2）計算抗力修正系數(shù)k

抗力修正系數(shù)k為Rk*與γoγR（γGSGk+γQSQk)之比，通過上式計算得出k的取值為 0.889，活恒載比值ρ為 0.746，通過查表得知抗力修正系數(shù)對應(yīng)的限載系數(shù)1.644。

4 結(jié)論

根據(jù)以上研究，本文以04規(guī)范為基準(zhǔn)，13m預(yù)應(yīng)力空心板施工圖為例，針對中小跨經(jīng)的簡支梁橋，對于給出的基本材料性能和尺寸可以確定出活恒載比值，而且橋梁限載系數(shù)與抗力修正系數(shù)呈線性關(guān)系，因此可以通過內(nèi)插法可計算出不同抗力水平的限載取值。

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