影響線在橋梁蓋梁計算中的應用

韓福濤 丁 寧

影響線在橋梁蓋梁計算中的應用

韓福濤 丁 寧

柱式橋墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式之一，一般由基礎之上的承臺、樁柱式墩身和蓋梁組成。蓋梁是橋梁上部結構的傳力構件，承擔的恒載主要有蓋梁自重、上部結構自重及鋪裝等，承擔的活載主要有汽車荷載及人群荷載等。恒載一般比較容易確定，筆者在此主要討論蓋梁活載的計算與簡化。活載通過支座傳遞到蓋梁上，必須確定汽車荷載在橫橋向的最不利布置。首先，可根據所計算蓋梁處上部結構支反力影響線確定汽車荷載最大支反力；其次，根據蓋梁內力影響線決定汽車荷載最不利橫向布置。

一、算例

某雙向行駛多跨連續橋面簡支梁橋，標準跨徑16m，計算跨徑15.5m。設計荷載為公路-Ⅰ級，汽車荷載沖擊系數μ=0.225。橋面凈寬為：凈（7+2×0.75）m。上部結構采用5片T型主梁，主梁間距1.5m。梁下設板式橡膠支座。橋梁下部結構采用雙柱式墩，計算簡圖見圖1。蓋梁寬度1.2m，橋墩中心線間距5.2m。

1.計算中間橋墩蓋梁支座截面處由汽車荷載產生的最大剪力標準值

根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）4.3.1條，汽車荷載的車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。公路-Ⅰ級，均布荷載q=10.5kN/m，集中荷載根據計算

跨徑內插得Pk=180+（15.5-5）/（50-5）×（360-180）=222kN。

一個車道荷載引起的支座反力最大值，如圖2所示，汽車加載長度取2孔加載。

故一列汽車每排輪壓為P/2= 537.387/2=268.69kN。

2.繪制蓋梁支座截面處節點荷載作用下的剪力影響線（如圖3）

汽車荷載的最不利橫向布置系數ηi計算如下：

3.繪制蓋梁跨中截面彎矩影響線（如圖4）

汽車荷載的最不利橫向布置系數ηi計算如下：

求出以上內力后，即可按照混凝土構件配置受彎鋼筋和箍筋（含彎起鋼筋）。

二、墩柱支承寬度影響的考慮

由于支承蓋梁的墩柱面積較大，簡化成點支承使蓋梁內力計算偏大而顯得太保守，所以應考慮支承寬度影響。

1.負彎矩削峰

在計算蓋梁柱頂截面負彎矩時，可采用負彎矩包絡圖在柱頂處削峰的方法減小負彎矩值。支承寬度對內力的影響除與柱寬有關外，還與蓋梁的跨度、高度和寬度有關，考慮因素比較復雜。在實際設計時，方形柱可取峰值處0.9b（b為柱寬）寬度時對應的彎矩值，圓形截面柱可換算為邊長等于0.8倍直徑的方形截面柱。

2.正彎矩減小跨徑

在計算簡化為雙懸臂簡支梁或連續梁跨中正彎矩時，采用減小跨徑的方法來考慮支承寬度的影響，跨徑可取為計算跨徑減去0.9b。

圖1 計算簡圖（單位：mm）

圖2 反力影響線

圖3 剪力影響線

圖4 彎矩影響線

三、小結

橋梁設計中，蓋梁是聯結上部結構和下部結構的重要傳力構件，它將上部結構各片主梁由恒載和活載引起的支點反力傳遞到下部結構。在實際工作中，筆者注意到有些設計人員錯誤理解了蓋梁的傳力作用，采用不正確的簡化算法，計算結果誤差較大。有以下幾點可供讀者思考：

（1）由于汽車荷載的輪壓不是直接作用在蓋梁上面，而是通過設置在蓋梁上的固定支座來傳遞的，汽車荷載可以橫橋向左右移動，因此支座集中反力的大小是變化的，但是其作用點位置是固定的。

（2）作出蓋梁控制截面的內力影響線，此時可將汽車荷載布置在最不利位置處，從而求出內力的最不利效應。

（3）兩車道及以上時，還應考慮荷載橫向折減系數ζ。

通過上面的算例，筆者列出了蓋梁支座處最大剪力和跨中最大彎矩的計算過程，為蓋梁設計提供了依據。該例也可供工程技術人員在已建成橋梁內力復核時參考應用■

（作者單位：中水淮河規劃設計研究有限公司 233001）

（專欄編輯：張 婷）