中小跨度剛接板梁橫梁影響分析

張永杰，金 濤

（寧波市城建設計研究院有限公司，浙江 寧波 315012）

0 引言

10～20 m 的中小跨度預制空心板梁橋是城市橋梁的主力軍，但傳統鉸縫連接的板梁，其鉸縫易開裂，耐久性及后期維護存在一定的問題。即使采用了一些技術措施，但是固有問題仍然難以解決。近年來，國內越來越多地嘗試使用濕接法連接的結構來解決鉸縫開裂問題，其中濕接法預制空心板梁是其中一個使用較多的結構形式。

在25 m 以上預制小箱梁結構、T 梁結構中，設置橫隔板和端橫梁是一個加強橋梁整體性的非常有利的措施，經受了多年的實踐檢驗[1]。那么在20 m以下中小跨徑板梁中，橫隔板的作用是否仍然那么明顯有必要做一個對比。

結合寧波市興寧東路延伸段工程橋梁，通過比較多種跨度濕接法預制空心板梁在設置多種橫梁形式時對荷載橫向分布系數的變化情況，揭示橫梁在此類板梁中對結構的影響，可為此類中小跨度濕接法橋梁的結構設計提供參考。

1 工程概況

橋梁總長152.0 m，橋梁總寬36 m。橋跨布置為（16+20+25+30+25+20+16）m。如圖1 所示，橫橋向分為三幅橋梁，兩側為4.5 m 的人非混行道橋梁，中間為27.0 m 的車行道橋梁，人非混行道橋梁與車行道橋梁結構分離并且結構形式不同。

圖1 橋梁橫斷面（單位：cm）

車行橋上部結構：16 m、20 m 跨采用C50 后張法預應力混凝土空心板梁，濕接法連接；25 m、30 m跨采用C50 預制小箱梁。

本工程的中小跨度剛接預制空心板梁，采用后張法結構設計，空心板梁邊板和中板斷面圖如圖2 所示。

圖2 板梁斷面（單位：cm）

2 研究方法

計算荷載橫向分布系數時，建立整橋模型，模擬結構當車輪荷載作用在橋梁跨中時各板梁跨中撓度橫向分布規律來確定橋梁荷載橫向分布系數[2]。具體計算時將多個集中荷載P 加載于橋梁跨中處，可得到各板梁相應的一組跨中撓度值。因各片梁的剛度一致，各片梁所分擔的荷載與跨中撓度是線型相關的。因此可按下式計算各片梁的荷載橫向分布系數。對比不同的橫向連接形式得到的橫向分布系數數值，最終研究車輛荷載作用下，各種橫向連接方式對板梁橫向分布系數的影響[3]。

式中：ηi為i 號梁的影響線坐標值；fi為集中力作用于橋梁跨中橫向某位置時i 號梁跨中截面撓度。

為使計算結果對中小跨度結構更有通用性，將板梁跨徑拓展至市政項目中常用的10 m、13 m、16 m和20 m 四種板梁，梁高分別為60 cm、70 cm、80 cm和100 cm，采取10.5 m 橋面凈寬為標準斷面。按雙車道加載計算，以僅在跨中設置一道中隔板、僅在兩端設置端橫梁（兩道隔板）、中隔板和端橫梁均設置（三道隔板）三種方案與不設置中隔板、端橫梁做了一個橫向對比，以計算結果顯示是否有必要設置中隔板和端橫梁。

為凸顯計算結果，P/2 按200 kN 取值。跨中布載形式如圖3 所示。

圖3 橫向布載斷面（：cm）

3 模型計算與結果

為最大程度地消除傳統理論計算方法與實際結果存在的誤差，用Midas 計算軟件，采用空間實體單元建立各跨徑板梁整橋計算模型。按圖4 進行加載，再按式（1）計算荷載橫向分布影響線，從而計算出對應的荷載橫向分布系數。

圖4 計算模型

經過計算，可得各板梁計算結果，見表1～表4。

依據表1～表4 各工況跨中撓度，可得荷載橫向分布系數匯總如圖5～圖8 所示。

圖8 20 m 板梁荷載橫向分布系數匯總

表1 10 m 板梁跨中撓度 單位：mm

表2 13 m 板梁跨中撓度 單位：mm

表3 16 m 板梁跨中撓度 單位：mm

表4 20 m 板梁跨中撓度 單位：mm

圖5 10 m 板梁荷載橫向分布系數匯總

圖6 13 m 板梁荷載橫向分布系數匯總

圖7 16 m 板梁荷載橫向分布系數匯總

由以上圖表可見，設置多道橫隔板對第四塊板梁影響極小，兩側板梁近乎繞其旋轉變動，但總體影響均較小。

4 結語

（1）設置多道橫隔板，對板梁的整體受力有利，遠端板梁更能參與結構受力，結構整體性更好，但總體影響不大。

（2）對邊板和受力最大的中板（次邊板）而言，橫隔板數量的不同對其橫向分布系數影響較小，均在5%以內。計算荷載橫向分布系數時可不考慮橫隔板的影響。此類中小跨徑板梁橫向受力主要通過橋面板的剛性連接傳遞，與橋面板的連接對比隔板的傳力比例已經很小。

（3）橫梁設置對橋梁整體性較好，但對單片板梁的承載能力等并無提升作用。因此依據計算結果，結合從施工方便等角度考慮，建議中小跨徑預制板梁不設置中橫隔板，但考慮實際安裝、運營中可能出現板梁支座受力不均勻甚至脫空等情況，可根據情況設置端橫梁。