橫隔板對橋梁荷載橫向分布性能的影響分析

成丕富

摘 要 在高速公路橋梁中普遍采用空心板或分體小箱梁上部結構，其橫向分布性能是評價橋梁整體受力性能的重要參數。本文以某舊橋為例，采用梁格法建議空間有限元模型，著重分析了增加橫隔板對橋梁承載能力的影響，提出有針對性的加固補強措施，以期對類似橋梁的設計、施工及檢測、加固具有一定的借鑒意義。

關鍵詞 橫隔板;荷載橫向分布系數;橋梁加固

引言

近年來，國內外出現了一些橋梁垮塌事故，給人民和財產造成了一定的損失，在社會上造成了巨大的負面影響，服役橋梁的檢測加固問題受到了廣泛的關注。如何分析橋梁病害的成因，并采取有效的加固措施，是保證橋梁結構安全性要解決的首要問題。

本文以某橋為例，基于MIDAS有限元分析計算軟件，采用梁格法建立橋梁空間有限元模型，著重分析了增加橫隔板對橋梁承載能力的影響，提出有針對性的加固補強措施，以期對類似橋梁的設計、施工及檢測、加固具有一定的借鑒意義[1]。

1工程概況

本橋位于某國道，建于1998年，橋梁全長68.0m，橋面寬度為凈11+2×0.5m。該橋上部結構為4×16m無黏結預應力混凝土空心板，板高0.75m，每一孔由6塊空心板構成，板間距1.82m，中板寬1.82m，邊板寬2.36m。

設計荷載：橋梁設計荷載為汽-20、掛-100。該試驗橋運營多年，超載現象較為嚴重，經荷載試驗及承載力評定，需要對該橋進行加固。

從橋梁設計的角度分析，本橋空心板中心距為1.82m，跨中均未設置橫隔板，有可能導致橋梁的橫向分布性能較差，故下面將對橫隔板的設置對橋梁橫向分布性能的影響進行詳細分析[2]。

2計算模型

本文基于MIDAS有限元分析計算軟件，采用梁格法建立橋梁空間有限元模型，縱梁及橫梁均采用空間梁單元進行模擬，空間梁格模型如下圖所示[3]。

3原橋荷載橫向分布系數計算

通過將單位荷載分別加在1#～6#板跨中來計算橋梁的橫向分布系數。在單位荷載作用下，計算各縱梁的彎矩，通過對結果進行整理，得到各梁的荷載橫向分布影響線系數如下表。

從上表可以看出，邊梁荷載橫向分布影響線的最值點為0.62，即荷載作用在邊梁上時，邊梁承擔62%的荷載，其余的梁分擔38%的荷載;中梁荷載橫向分布影響線的最值點為0.42，即荷載作用在中梁上時，中梁承擔42%的荷載，其余的梁分擔58%的荷載[4]。

4跨中增加橫隔板荷載橫向分布計算

為了研究橫隔板的設置對橋梁荷載橫向分布的影響，在本橋跨中位置設置一道0.3m厚的橫隔板，對空間梁格模型進行修改后如下圖所示。

類似地，通過將單位荷載分別加在1#～6#板跨中來計算橋梁的橫向分布系數。在單位荷載作用下，計算各縱梁的彎矩，通過對結果進行整理，得到增加橫隔板后各梁的荷載橫向分布影響線系數如下表[5]。

從上表可以看出，增加橫隔板后，荷載作用在邊梁上時，邊梁承擔46%的荷載，其余的梁分擔54%的荷載;荷載作用在2#中梁上時，2#中梁承擔27%的荷載，其余的梁分擔73%的荷載。

通過對比分析，可以發現，增加一道橫隔板后，各縱梁的荷載橫向分布影響線有明顯的變化，更趨于均勻。荷載作用在邊梁上時，無橫隔板情況下邊梁承擔的荷載為62%，有橫隔板時邊梁承擔的荷載為46%，分擔荷載的比例減少25.8%，也即邊梁可多承擔25.8%的荷載;荷載作用在中梁上時，無橫隔板情況下中梁承擔的荷載為42%，有橫隔板時中梁承擔的荷載為27%，分擔荷載的比例減少35.7%，也即邊梁可多承擔35.7%的荷載。按最不利的情況計算，增加橫隔板后，橋梁的活載承載力約提高25.8%。因此，增加橫隔板后，可以改善橋梁的荷載橫向分布性能，提高橋梁的整體承載能力[6]。

5結束語

增加橫隔板可以改善橋梁的荷載橫向分布性能，進而提高橋梁的承載能力，該類橋梁增加中橫隔板的設計理念值得推廣。

參考文獻

[1] 姚玲森. 橋梁工程（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2008：79.

[2] 李田，劉西拉.混凝土結構耐久性分析與設計[M]. 北京：科學出版社，1999：122.

[3] 賀拴海.橋梁結構理論與計算方法[M]. 北京：人民交通出版社，2003：21-23.

[4] 周新剛.混凝土結構的耐久性與損傷防治[M]. 北京：中國建材工業出版社，1999：217.

[5] 諶潤水，胡釗芳.公路橋梁荷載試驗[M]. 北京：人民交通出版社，2003：51.

[6] 鄭繼光，王潮海，孫福申，等.混凝土橋梁結構工后評價及其方法[J].東北公路，2002，（2）：69-71.