佟文博，宋亞光

(遼寧省公路勘測設(shè)計公司 沈陽市 110006)

單車道布載系數(shù)的提高對橋梁受力的影響

佟文博，宋亞光

(遼寧省公路勘測設(shè)計公司 沈陽市 110006)

新版規(guī)范《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)橫向車道布載系數(shù)中單車道的布載系數(shù)提高為1.2，針對此系數(shù)的提高，從橫向分布系數(shù)和橋面板計算兩個方面，對空心板、T梁、小箱梁以及現(xiàn)澆箱梁分別進(jìn)行了計算分析。

單車道布載系數(shù)；橫向分布系數(shù)；橋面板計算

1 橫向車道布載系數(shù)簡述

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)(以下簡稱新規(guī)范)中7.0.6條規(guī)定如下：

橋涵設(shè)計車道應(yīng)符合表1的規(guī)定。橫向車道布載系數(shù)應(yīng)符合表2的規(guī)定。橫橋向布置多車道汽車荷載時，應(yīng)考慮汽車荷載的折減；布置一條車道汽車荷載時，應(yīng)考慮汽車荷載的提高。多車道布載的荷載效應(yīng)不得小于兩條車道布載的荷載效應(yīng)，也不得小于一條車道布載的荷載效應(yīng)[1]。

表1 橋涵設(shè)計車道數(shù)

表2 橫向車道布載系數(shù)

那么，我們在做橫向計算以及局部受力分析(橫向分布系數(shù)和橋面板計算)時，是否需要考慮單車道布載系數(shù)呢？

從規(guī)范的規(guī)定可以看出，橫向車道布載系數(shù)是對應(yīng)橋面寬度車道數(shù)規(guī)定的，所以一般來講，設(shè)計人員對此項規(guī)定的理解可能是認(rèn)為單車道提高系數(shù)只是針對縱向計算考慮的，對于橫向計算及局部受力計算不應(yīng)該考慮。

關(guān)于這一點，筆者進(jìn)行了以下分析：

(1)新規(guī)范中，對于車道荷載，集中荷載的標(biāo)準(zhǔn)值Pk從原規(guī)范的180～360kN調(diào)整為270～360kN，也就是說，車道荷載的效應(yīng)有所增加。

(2)新的《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2015)中有如下規(guī)定：基本組合當(dāng)采用車輛荷載計算時，其分項系數(shù)取γQ1=1.8[2]。雖然車輛荷載的標(biāo)準(zhǔn)值不變，但是基本組合的分項系數(shù)有所提高，也相當(dāng)于車輛荷載的效應(yīng)也有所增加。

(3)綜合以上兩點可以看出，車道荷載和車輛荷載的效應(yīng)都有所增加，對于橫向車道布載系數(shù)，如果僅在縱向計算(車道荷載)時考慮，而橫向計算及局部受力分析(車輛荷載)時不考慮，是不合理的。

(4)關(guān)于橫向車道布載的文字說明，規(guī)范描述為“汽車荷載”，并沒有明確說明車道荷載還是車輛荷載。

因此，筆者認(rèn)為，在橫向計算以及局部受力分析中，同樣應(yīng)該考慮單車道布載系數(shù)的影響，這一點在我們做橋梁計算時需要引起特別注意。

2 計算分析內(nèi)容

單車道布載系數(shù)的提高對橋梁受力的影響主要有三個方面：

(1)對于單車道橋梁(窄橋)，汽車荷載效應(yīng)提高20%；

(2)對于多車道預(yù)制結(jié)構(gòu)橋梁，梁(板)橫向分布系數(shù)有影響；

(3)對于單車道控制計算的橋面板局部受力有影響。

本文主要對第(2)、(3)條進(jìn)行分析計算。

3 橫向分布系數(shù)計算

對目前主要采用的裝配式空心板、T梁、小箱梁分別進(jìn)行計算分析，截面尺寸參照部頒通用圖根據(jù)布板情況擬定，橫向分布計算方法如表3。

表3 橫向分布計算方法

綜合考慮新規(guī)范表7.0.6-1橋涵設(shè)計車道數(shù)的規(guī)定，橋面寬度W0按單向行駛橋梁采用9.0m、12.0m、16.0m三種情況分別進(jìn)行計算分析，防撞墻寬度均按0.5m考慮。

按照新規(guī)范7.0.5條的規(guī)定進(jìn)行車輛的橫向布置，如圖1。

3.1 空心板計算

3.1.1 16m空心板(1.0m板)計算

布板情況見表4。

計算結(jié)果見表5、表6。

計算結(jié)果圖示見圖2、圖3。

表4 1.0m空心板布板情況一覽表

表5 邊板計算結(jié)果表

表6 中板計算結(jié)果表

3.1.2 16m空心板(1.25m板)計算

布板情況見表7。

計算結(jié)果見表8、表9。

計算結(jié)果圖示見圖4、圖5。

3.2 30m T梁計算

T梁預(yù)制寬度為1.7m，布板情況見表10。

橋面寬度W0(m)設(shè)計車道數(shù)梁板數(shù)量懸臂長(m)9．0270．62512．03100．25016．04130．375

表8 邊板計算結(jié)果表

表9 中板計算結(jié)果表

計算結(jié)果見表11、表12。

計算結(jié)果圖示見圖6、圖7。

3.3 30m小箱梁計算

小箱梁預(yù)制寬度為2.4m，布板情況見表13。

計算結(jié)果見表14、表15。

橋面寬度W0(m)設(shè)計車道數(shù)梁板數(shù)量梁間距(m)濕接縫寬(m)懸臂長(m)9．0242．500．801．25012．0362．200．501．00016．0482．150．450．975

表11 邊梁計算結(jié)果表

計算結(jié)果圖示見圖8、圖9。

3.4 計算結(jié)果分析

從以上計算結(jié)果中可以看出：

(1)空心板：單車道布載系數(shù)對支點位置的計算結(jié)果有影響，效應(yīng)值比老規(guī)范提高20%；而對于跨中位置來說，雖然單車道布載的效應(yīng)有所增加，但是小于多車道布載的效應(yīng)，跨中位置仍為多車道布載為最不利工況。

表12 中梁計算結(jié)果表

橋面寬度W0(m)設(shè)計車道數(shù)梁板數(shù)量梁間距(m)濕接縫寬(m)懸臂長(m)9．0233．300．901．70012．0343．200．801．70016．0453．401．001．700

(2)T梁、小箱梁：單車道布載系數(shù)對支點位置的計算結(jié)果有影響，效應(yīng)值比老規(guī)范提高20%，但單車道布載不一定為最不利狀態(tài)，需要根據(jù)實際車輛布載情況計算確定；而對于跨中位置來說，雖然單車道布載的效應(yīng)有所增加，但是小于多車道布載的效應(yīng)，跨中位置仍為多車道布載為最不利工況。

表14 邊梁計算結(jié)果表

表15 中梁計算結(jié)果表

分析產(chǎn)生此結(jié)果的成因，以橋面寬度W0為9m，1m空心板的2#板為例，杠桿法計算出的荷載橫向分布影響線如圖10所示，鉸接板梁法計算出的荷載橫向分布影響線如圖11所示。

由以上兩圖可以很明顯的看出，支點位置影響線分布僅與相臨梁板有關(guān)，也就是說，荷載作用位置在相臨梁板范圍之外的任意位置，均對此梁板不產(chǎn)生作用力，此時僅需要對比在相臨梁板范圍內(nèi)，作用一列車和多列車的效應(yīng)值，取最不利計算結(jié)果。

設(shè)梁間距為L，則相臨梁板范圍即為2L，考慮單個車輪作用在梁中間位置為不利位置，計算一列車和兩列車效應(yīng)的臨界值，計算圖示如圖12。

求得L=1.625m

也就是說，當(dāng)梁間距大于1.625m時，采用兩列車計算出的橫向分布更不利。

因此，支點位置的橫向分布系數(shù)，對于T梁和小箱梁(梁間距多數(shù)都大于1.625m)，采用多列車計算出的橫向分布更為不利；對于空心板(梁間距多數(shù)都小于1.625m)，當(dāng)單個車輪作用位置在梁板中線時為最不利狀態(tài)，橫向分布最小值為0.6(邊梁位置由于布載位置的局限可能會出現(xiàn)小于0.6的狀況)。

而跨中位置的橫向分布系數(shù)，剛(鉸)接板梁法荷載橫向分布影響線分布與所有梁板都有關(guān)，橫向分布的計算結(jié)果顯然為多列車布載時計算結(jié)果更不利。

因此，單車道布載對支點剪力計算結(jié)果有影響，對跨中彎矩計算結(jié)果影響不大。

4 橋面板計算

橋面板計算按照多跨連續(xù)單向板進(jìn)行計算，主要分析在考慮單車道布載系數(shù)提高的情況下，計算跨徑(箱室寬度或梁肋間距)內(nèi)布置一列車和多列車時橋面板的內(nèi)力情況。

計算結(jié)果見表16。

表16 橋面板計算結(jié)果表(kN·m)

計算結(jié)果圖示見圖13。

從以上計算結(jié)果中可以看出，當(dāng)箱室寬度(梁肋間距)小于等于2.5m時，采用一列車計算出的結(jié)果更為不利；當(dāng)箱室寬度(梁肋間距)大于2.5m時，按多列車控制設(shè)計。

因此，對于目前常用的T梁結(jié)構(gòu)，多存在梁肋間距小于或等于2.5m的情況，此時橋面板的計算需要引起特別注意，設(shè)計時需要核實橋面板的配筋是否滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

本文主要分析了單車道布載系數(shù)的提高對橋梁

受力的影響，主要結(jié)論如下：

(1)橫向分布計算：單車道布載對支點剪力計算結(jié)果有影響，對跨中彎矩計算結(jié)果影響不大。

(2)橋面板計算：當(dāng)箱室寬度(梁肋間距)小于等于2.5m時，單車道布載的計算結(jié)果更為不利，對于上部結(jié)構(gòu)采用裝配式T梁的結(jié)構(gòu)，計算時需要引起注意。

[1] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG B01-2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTG D60-2015公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2015.

Influence of Increase of Single Lane Loading Coefficient on Load-Carrying Capability of Bridge

TONGWen-bo,SONGYa-guang

(Liaoning Highway Surveying and Designing Company,Shenyang 110006,China)

The single lane loading coefficient in transverse lane loading coefficient of new version standard Technical Standard of Highway Engineering (JTG B01-2014) is increased to be 1.2. Aiming at the coefficient increase, the computational analyses on hollow slab, T beam, small box beam and cast-in-place box beam are respectively made from two aspects of transverse distribution coefficient and bridge deck slab computation.

Single lane loading coefficient; Transverse distribution coefficient; Bridge deck slab computation

1673-6052(2016)11-0012-06

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.004

U441

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