人行道寬度的變化對裝配式T梁受力的影響

楊 淵

(貴州智恒工程勘察設(shè)計咨詢有限公司，貴州 貴陽 550000)

1 存在的問題

近年來，橋梁安全事故頻發(fā)，橋梁的安全問題引起了廣泛的重視。一些山區(qū)公路橋梁，長期得不到有效的養(yǎng)護(hù)，橋梁附屬設(shè)施形同虛設(shè)，嚴(yán)重影響到群眾的出行安全。為此，對山區(qū)公路橋梁人行道的改造非常頻繁。山區(qū)公路橋梁人行道的改造，受村寨大小、人群疏密程度的不同，需要設(shè)置不同寬度的人行道滿足行人通行的要求。由于村民出行需求的變化或車流量大小的改變，在對原有橋梁人行道改造中，不可避免的改變了人行道寬度。當(dāng)原有橋梁上部結(jié)構(gòu)為裝配式T梁時，很容易忽視人行道寬度的不同，對T梁的邊梁及中梁產(chǎn)生的荷載效應(yīng)大小會發(fā)生變化。改變原有橋梁人行道寬度而不對主梁作任何處理，有可能造成嚴(yán)重的后果。

2 受力原理

改變?nèi)诵械缹挾龋瑫淖內(nèi)巳汉奢d及汽車荷載在橋梁上的橫向布置。當(dāng)人行道變寬時，汽車荷載會向中梁移動，人群荷載寬度變大；當(dāng)人行道變窄時，汽車荷載會向邊梁移動，人群荷載寬度變小。汽車荷載位于橋梁橫向不同位置時，T梁邊、中梁的荷載分配會發(fā)生變化。通過研究荷載橫向位置的變化，進(jìn)而得到T梁邊、中梁在人行道寬度變化時，荷載效應(yīng)產(chǎn)生的變化規(guī)律。

3 研究對象及分析方法

本文選取山區(qū)某3×25 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁作為實例進(jìn)行分析。此橋由于周圍人群幾年越來越密集，需要對原有人行道進(jìn)行寬度改造。原橋梁全寬12 m，橋梁橫向采用5片T梁。現(xiàn)使人行道寬度分別為1 m、1.5 m、2 m及2.5 m寬。保證不同寬度人行道橋梁采用相同車道數(shù)及相同的汽車荷載。分析邊梁及中梁在不同人行道寬度下的荷載效應(yīng)。

4 理論計算

(1)參數(shù)選取

主梁及濕接縫采用C50混凝土；橋面鋪裝采用8 cm厚C50混凝土現(xiàn)澆層和10 cm厚瀝青層；人行道采用C50混凝土；汽車荷載為：公路-Ⅰ級；人群荷載為:3 KN/m2；T梁梁高取1.7 m，T梁橫向間距為2.4 m。

(2)計算模型

本橋利用civil對T梁采用梁格法建模，其縱、橫向剛度與實際橋梁完全一致。人行道寬度為1.0 m、1.5 m、2.0 m及2.5 m的橫向布置均考慮兩個車道，并且按人行道寬度不同考慮相應(yīng)的人群荷載，其大小均為3.0 KN/m2。

(3)結(jié)果分析

通過對T梁在不同人行道寬度下的計算，分析其彎矩、剪力及支反力大小的變化規(guī)律。總結(jié)出T梁邊、中梁的彎矩效應(yīng)、剪力效應(yīng)及支反力效應(yīng)與行車道及人行道寬度變化的關(guān)系。

①彎矩效應(yīng)

根據(jù)建立的模型，分別計算了邊梁及中梁在1.0 m、1.5 m、2.0 m及2.5 m寬人行道橋梁中邊跨和中跨的跨中彎矩。

圖1 邊跨跨中彎矩(KN·m)

圖2 中跨跨中彎矩(KN·m)

從圖1中可看出，無論是在T梁的邊跨或中跨，T梁跨中彎矩值在承載能力基本組合下隨著人行道變寬，邊梁不斷減小，中梁不斷升高。說明在改變?nèi)诵械缹挾葧r，T梁的邊梁及中梁都會發(fā)生內(nèi)力的變化。

②剪力效應(yīng)

與分析彎矩效應(yīng)采用同樣模型，現(xiàn)對邊、中梁連續(xù)端支點處的剪力進(jìn)行計算，其結(jié)果如圖3所示。

圖3 連續(xù)支點處剪力(KN)

通過對T梁連續(xù)支點處剪力的驗算，也能夠得出，隨著人行道寬度加大邊梁剪力不斷減小，中梁剪力不斷增大。說明剪力效應(yīng)與彎矩效應(yīng)的變化規(guī)律一致。

③支反力效應(yīng)

同樣采用上述模型對T梁簡支端及連續(xù)端處支反力進(jìn)行計算，其支反力值在豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值(計入汽車沖擊系數(shù))組合下，如表1。

表1 T梁簡支端支反力

簡支端支座反力根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得出，隨著人行道寬度的變寬， 邊梁支反力逐漸減小， 中梁支反力逐漸增大。邊梁支反力最大差值為97.2 KN，中梁支反力最大差值為15.7 KN。連續(xù)端支座反力根據(jù)表2數(shù)據(jù)同樣得出，隨著人行道寬度的變寬，邊梁支反力逐漸減小，中梁支反力逐漸增大。邊梁支反力最大差值為133.5 KN，中梁支反力最大差值為38.2 KN。說明人行道寬度變化時，邊梁支反力變化相對較大，中梁支反力變化較小。

表2 T梁連續(xù)端支反力

5 結(jié) 論

綜上分析，對裝配式T梁橋的改造中，人行道寬度的不同會影響裝配式T梁中梁及邊梁內(nèi)力的大小。人行道寬度由窄變寬或由寬變窄會使T梁產(chǎn)生不同大小的荷載效應(yīng)。當(dāng)橋梁人行道由窄變寬時，應(yīng)考慮加強中梁的承載能力；當(dāng)橋梁人行道寬度由寬變窄時，應(yīng)考慮加強邊梁的承載能力。若不考慮人行道寬度變化對T梁內(nèi)力的影響，可能會導(dǎo)致橋梁承載能力不足的后果。同時，當(dāng)人行道寬度變化時，邊梁的支反力應(yīng)引起重視，在條件允許的情況下，可考慮更換支座型號。