13米空心板橋限載標準研究

（山東科技大學， 山東 青島 266590）

0 引言

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

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

1 限載分析方法

根據橋梁限載簡化分析模型，對于鋼筋混凝土中、小跨經簡支梁橋，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 的結構功能函數可表示為:

結構的失效概率可表示為:

經過以上代換，按式中( 1)和( 2)確定的限載系數僅與設計采用的活橫載比值ρ(=SQk/SGk)有關，且與恒載效應或汽車荷載效應的取值無關，通過上式可得，橋梁的限載取值問題也就轉變為活橫載比值ρ與容許效率反算限載系數的問題。

2 計算實例

計算實例選擇 2×13m預應力混凝土空心板橋為例，通過施工圖得到的指標為：橋梁汽車荷載等級為公路Ⅰ級，行車道數為 4，單幅橋板塊數為 10，預制板長12.96m，設計安全等級為一級，環境類別為二類。

（1）恒載內力計算

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標準值。

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、受壓強度標準值根據線性插值法求得:fck=15.38MPa，fck=15.38MPa，鋼筋標號與強度等級新舊規范相同，再根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2004)[50],確定主梁跨中截面抗彎承載能力標準值，根據下圖 3我們可以計算出跨中彎矩標準值為1020.88KN·m。

抗力標準值 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）活載橫向分布系數采用鉸接法計算，根據剛度參數，《公路橋涵設計手冊—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，根據最不利布載原則，計算出跨中汽車荷載橫向分布系數，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）鋪裝層與構件自重效應比值

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

3 典型車輛的限載值計算

由設計安全等級一級的公路—Ⅰ級橋梁抗力水平為基準，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與限載取值。

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

（2）計算抗力修正系數k

抗力修正系數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對應的限載系數1.644。

4 結論

根據以上研究，本文以04規范為基準，13m預應力空心板施工圖為例，針對中小跨經的簡支梁橋，對于給出的基本材料性能和尺寸可以確定出活恒載比值，而且橋梁限載系數與抗力修正系數呈線性關系，因此可以通過內插法可計算出不同抗力水平的限載取值。

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