公路桥梁荷载横向分布系数的应用研究

摘要：运用MIDAS结构分析软件,分析该桥梁荷载横向分布系数变化规律 ,并将偏心压力法、刚接板梁法及数值分析法计算结果进行对比研究。研究结果证明荷载横向分布系数的简化计算方法的结果可靠性，同时说明了采用有限元模型进行T 梁桥分析是方便、合理、可行的。

关键词：简支梁桥；跨中挠度；横向分布系数；数值分析法

中图分类号：X734文献标识码： A

1 概述

随着国民经济的发展，对交通的需求日益提高，众多的高速公路及城市快速干道相继修建。公路桥梁上行驶车辆的轴重加重、速度提高，车流密度也相应提高。使之在设计过程中如何确保桥梁结构在使用寿命期限内的安全性，准确计算各片梁所需承担的最大活载弯矩就显得尤为重要。横向分布系数是设计计算的首要任务,关系到结构的安全性和可靠性。

2 实用空间数值法计算荷载横向分布系数

由梁桥荷载横向分布模型理论分析和试验结果可知，按主梁挠度 、弯矩M和剪力Q求得的跨中横向影响线非常接近，因此，在实际计算中可以按主梁跨中挠度或弯矩M的比例来计算跨中荷载横向影响线坐标值。 将主梁、桥面板和横隔梁组成的桥跨结构简化为纵横相交的梁格系，按杆系空间结构有限元法分别求解单位竖向荷载作用于不同梁处的结构内力及挠度，从而求得各主梁荷载横向影响线，进而求解荷载横向分布系数[3]。

3工程实例

滨海公路碧流河大桥采用预应力混凝土先简支后结构连续T梁的结构形式，本文利用 MIDAS有限元软件[4]，采用梁格法建立计算模型，对其进行模拟分析计算，得出在集中荷载作用下简支板梁结构的跨中截面挠度以及结构的变形，并通过一系列计算整理，得出该桥型的荷载横向分布系数，与简化算法（偏心压力法、刚接梁法）所得的计算结果进行比较，得出每个简化计算方法的精确度，最终经过分析确定计算简支 T 梁桥荷载横向分布系数的最适宜简化计算方法。以下是简支 T 梁桥构件基本状况：

图 3 MIDAS简化分析模型

表 1数值算法计算荷载横向分布影响线竖标值

绘制横向分布影响线图，在影响线上按横向最不利位置布置荷载，按相对应的影响线竖标值求得主梁的荷载横向分布系数[5]。

表 2数值算法计算横向分布系数

笔者通过桥梁博士计算软件，分别应用偏压法、刚接梁法进行横向分布系数的计算并与数值法进行对比。

表3各种计算方法横向分布系数比较

从以上几种方法的计算结果对比可知偏心压力法计算的荷载横向分布系数最大，计算结果偏于安全，是由于假设横梁的刚度为无穷大这样横梁就相当于刚体从而导致了边梁受力偏大。数值算法的计算结果略大于刚接梁法和法的计算值。该空间模型建采用梁格法建立，横向刚度集中在虚拟横梁上，故在虚拟横梁上的横向联系较实际有所增大，导致了横向分布系数略大。

根据误差百分比来分析，误差百分比都不超过5%，数值算法与其他两种算法的计算结果相比较，荷载横向分布系数结果计算很接近。

5 结语

本文对简支T 梁桥进行荷载横向分布影响线及横向分布系数计算，并与有限元法结果进行对比分析，有如下结论：

（1）对于简支梁桥的荷载横向分布系数的计算，偏心压力法的最大横向分布系数值相比最大，结果在工程设计上偏于安全但不经济，但算法简便；刚接板法的计算结果与模型结果较接近，但是计算相对麻烦，这两种算法在设计应用上，应根据具体情况需要做选择。

（2）在桥梁结构设计过程中，有限元空间分析通用程序的使用是有限的，采用以荷载横向分布系数的计算方法则相当普及。本项目的研究证明了荷载横向分布系数的简化计算方法的结果有足够的准确度和安全度。

参考文献：

[1] 范立础.桥梁工程（上册）[M].人民交通出版社, 2001 年11 月

[2] 章娜娜，陈水生. 论述公路桥梁荷载横向分布系数[J]. 华东交通大学土木建筑学院

[3] 韩清海. 中小跨径桥梁荷载横向分布系数计算方法的研究及其应用[D].吉林大学.2009.5

[4] 戴公连,李建连.桥梁结构空间分析设计方法与应用[M].人民交通出版社，2001.

[5] 公路桥涵设计通用规范[S]. 中华人民共和国行业标准JTG D60-2004

作者简介： 孙鹏，男，1982.12.04生人，毕业于沈阳建筑大学，硕士研究生，工作于辽宁省公路勘测设计公司，从事桥梁结构设计工作至今。