公路橋梁拓寬拼接對新舊主梁荷載分布系數的影響研究

王寶龍

（中鐵十四局集團第五工程有限公司，山東濟寧 272000）

1 引言

隨著經濟社會的發展，交通運輸量逐年增加，眾多已建公路已無法滿足交通增長的需求。與此同時，公路改擴建已成為緩解交通壓力、增加交通運輸量的重要舉措。在橋梁完成拓寬拼接后，舊橋邊界條件將會發生變化，進而引起其內力改變[1，2]。在橋梁拓寬拼接后的空間應力分布的簡化計算中，荷載橫向分布系數是重要參數。

對于拓寬拼接后的橋梁，要保證其正常使用，關鍵在于確保完成拼接的橋梁各片主梁所承擔的荷載仍處于其承載能力范圍之內。事實上，進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來計算各片主梁所承擔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來計算。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的變化規律。

2 工程概況

本文研究所依托的橋梁位于重慶市巴南區，連接已有渝襄高速，距離太平鎮約6 km。橋梁結構形式為整體式，分左、右2 幅，左右2 幅長度均為370.04 m。橋址區屬于亞熱帶濕潤氣候，場區屬侵蝕剝蝕丘陵地貌，位于場地南側山頭，最低海拔314.3 m，相對高差35.5 m。左右幅橋臺位于斜坡上部陡坡處。

據野外地質調繪及鉆孔揭露，橋址區出露地層主要有第四系人工填土層素填土，第四系全新統坡洪積層粉質黏土，第四系全新殘坡積層粉質黏土、侏羅系中統上沙溪廟組長石砂巖、粉砂巖、泥巖。橋梁上部結構均采用簡支T 梁標準化設計，大橋左幅采用U 形臺擴大基礎，實體承臺的樁基礎的樁徑為1.5 m，其余采用樁式墩，直徑為2～2.5 m。本文研究的橋梁結構拓寬拼接示意圖如圖1 所示。

圖1 橋梁結構拓寬拼接示意圖

3 橋梁拓寬拼接對新舊橋梁荷載橫向分布系數的影響

橋梁荷載的橫向分布一直是公路橋梁設計的核心問題之一，其關乎各片主梁所承受的荷載大小與內力計算。對荷載橫向分布系數進行計算是在一定誤差范圍內通過尋求影響面近似解來代替影響面精確解，從而將復雜空間問題轉換成平面問題進行求解，即把影響面分解成2個單值函數的乘積[7]。目前，在工程設計中，常用的荷載橫向分布系數計算方法有3種，分別為李國豪、石洞編著的《公路橋梁荷載橫向分布系數計算》中提出的計算方法、《公路橋梁荷載橫向分布計算方法》中提出的計算方法、胡肇滋編著的《公路橋梁荷載分布計算方法》。3 種方法是基于不同的理論提出的，故存在各自的優勢與缺點。

本文在研究新舊橋梁拼寬前后荷載的橫向分布系數時，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及跨中的荷載橫向分布系數。

基于圖2～ 圖5 可以發現，不論是支點位置還是跨中位置，拓寬后新舊橋梁的各片主梁的荷載橫向分布系數均有不同程度的提高，相對于支點處，主梁跨中位置處荷載橫向分布系數增加較明顯。此外，新舊橋梁邊梁處荷載橫向分布系數較其余主梁變化更大。因此，在主梁承載力不變的情況下，需要對原主梁進行減載，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比拓寬前要小，這個通過調整新舊主梁的剛度來降低主梁所承擔的荷載[8-11]。

圖2 拓寬拼接前后新橋邊聯各片主梁荷載橫向分布系數

圖3 拓寬拼接前后新橋中聯各片主梁荷載橫向分布系數

圖4 拓寬拼接前后舊橋邊聯各片主梁荷載橫向分布系數

圖5 拓寬拼接前后舊橋中聯各片主梁荷載橫向分布系數

4 結語

本文以某橋梁拓寬拼接工程為研究背景，通過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的變化規律。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均有不同程度提高。然而，邊梁處荷載橫向分布系數較其余位置處更大。