单车道布载系数的提高对桥梁受力的影响

佟文博，宋亚光

(辽宁省公路勘测设计公司 沈阳市 110006)

单车道布载系数的提高对桥梁受力的影响

佟文博，宋亚光

(辽宁省公路勘测设计公司 沈阳市 110006)

新版规范《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)横向车道布载系数中单车道的布载系数提高为1.2，针对此系数的提高，从横向分布系数和桥面板计算两个方面，对空心板、T梁、小箱梁以及现浇箱梁分别进行了计算分析。

单车道布载系数；横向分布系数；桥面板计算

1 横向车道布载系数简述

《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)(以下简称新规范)中7.0.6条规定如下：

桥涵设计车道应符合表1的规定。横向车道布载系数应符合表2的规定。横桥向布置多车道汽车荷载时，应考虑汽车荷载的折减；布置一条车道汽车荷载时，应考虑汽车荷载的提高。多车道布载的荷载效应不得小于两条车道布载的荷载效应，也不得小于一条车道布载的荷载效应[1]。

表1 桥涵设计车道数

表2 横向车道布载系数

那么，我们在做横向计算以及局部受力分析(横向分布系数和桥面板计算)时，是否需要考虑单车道布载系数呢？

从规范的规定可以看出，横向车道布载系数是对应桥面宽度车道数规定的，所以一般来讲，设计人员对此项规定的理解可能是认为单车道提高系数只是针对纵向计算考虑的，对于横向计算及局部受力计算不应该考虑。

关于这一点，笔者进行了以下分析：

(1)新规范中，对于车道荷载，集中荷载的标准值Pk从原规范的180～360kN调整为270～360kN，也就是说，车道荷载的效应有所增加。

(2)新的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)中有如下规定：基本组合当采用车辆荷载计算时，其分项系数取γQ1=1.8[2]。虽然车辆荷载的标准值不变，但是基本组合的分项系数有所提高，也相当于车辆荷载的效应也有所增加。

(3)综合以上两点可以看出，车道荷载和车辆荷载的效应都有所增加，对于横向车道布载系数，如果仅在纵向计算(车道荷载)时考虑，而横向计算及局部受力分析(车辆荷载)时不考虑，是不合理的。

(4)关于横向车道布载的文字说明，规范描述为“汽车荷载”，并没有明确说明车道荷载还是车辆荷载。

因此，笔者认为，在横向计算以及局部受力分析中，同样应该考虑单车道布载系数的影响，这一点在我们做桥梁计算时需要引起特别注意。

2 计算分析内容

单车道布载系数的提高对桥梁受力的影响主要有三个方面：

(1)对于单车道桥梁(窄桥)，汽车荷载效应提高20%；

(2)对于多车道预制结构桥梁，梁(板)横向分布系数有影响；

(3)对于单车道控制计算的桥面板局部受力有影响。

本文主要对第(2)、(3)条进行分析计算。

3 横向分布系数计算

对目前主要采用的装配式空心板、T梁、小箱梁分别进行计算分析，截面尺寸参照部颁通用图根据布板情况拟定，横向分布计算方法如表3。

表3 横向分布计算方法

综合考虑新规范表7.0.6-1桥涵设计车道数的规定，桥面宽度W0按单向行驶桥梁采用9.0m、12.0m、16.0m三种情况分别进行计算分析，防撞墙宽度均按0.5m考虑。

按照新规范7.0.5条的规定进行车辆的横向布置，如图1。

3.1 空心板计算

3.1.1 16m空心板(1.0m板)计算

布板情况见表4。

计算结果见表5、表6。

计算结果图示见图2、图3。

表4 1.0m空心板布板情况一览表

表5 边板计算结果表

表6 中板计算结果表

3.1.2 16m空心板(1.25m板)计算

布板情况见表7。

计算结果见表8、表9。

计算结果图示见图4、图5。

3.2 30m T梁计算

T梁预制宽度为1.7m，布板情况见表10。

桥面宽度W0(m)设计车道数梁板数量悬臂长(m)9．0270．62512．03100．25016．04130．375

表8 边板计算结果表

表9 中板计算结果表

计算结果见表11、表12。

计算结果图示见图6、图7。

3.3 30m小箱梁计算

小箱梁预制宽度为2.4m，布板情况见表13。

计算结果见表14、表15。

桥面宽度W0(m)设计车道数梁板数量梁间距(m)湿接缝宽(m)悬臂长(m)9．0242．500．801．25012．0362．200．501．00016．0482．150．450．975

表11 边梁计算结果表

计算结果图示见图8、图9。

3.4 计算结果分析

从以上计算结果中可以看出：

(1)空心板：单车道布载系数对支点位置的计算结果有影响，效应值比老规范提高20%；而对于跨中位置来说，虽然单车道布载的效应有所增加，但是小于多车道布载的效应，跨中位置仍为多车道布载为最不利工况。

表12 中梁计算结果表

桥面宽度W0(m)设计车道数梁板数量梁间距(m)湿接缝宽(m)悬臂长(m)9．0233．300．901．70012．0343．200．801．70016．0453．401．001．700

(2)T梁、小箱梁：单车道布载系数对支点位置的计算结果有影响，效应值比老规范提高20%，但单车道布载不一定为最不利状态，需要根据实际车辆布载情况计算确定；而对于跨中位置来说，虽然单车道布载的效应有所增加，但是小于多车道布载的效应，跨中位置仍为多车道布载为最不利工况。

表14 边梁计算结果表

表15 中梁计算结果表

分析产生此结果的成因，以桥面宽度W0为9m，1m空心板的2#板为例，杠杆法计算出的荷载横向分布影响线如图10所示，铰接板梁法计算出的荷载横向分布影响线如图11所示。

由以上两图可以很明显的看出，支点位置影响线分布仅与相临梁板有关，也就是说，荷载作用位置在相临梁板范围之外的任意位置，均对此梁板不产生作用力，此时仅需要对比在相临梁板范围内，作用一列车和多列车的效应值，取最不利计算结果。

设梁间距为L，则相临梁板范围即为2L，考虑单个车轮作用在梁中间位置为不利位置，计算一列车和两列车效应的临界值，计算图示如图12。

求得L=1.625m

也就是说，当梁间距大于1.625m时，采用两列车计算出的横向分布更不利。

因此，支点位置的横向分布系数，对于T梁和小箱梁(梁间距多数都大于1.625m)，采用多列车计算出的横向分布更为不利；对于空心板(梁间距多数都小于1.625m)，当单个车轮作用位置在梁板中线时为最不利状态，横向分布最小值为0.6(边梁位置由于布载位置的局限可能会出现小于0.6的状况)。

而跨中位置的横向分布系数，刚(铰)接板梁法荷载横向分布影响线分布与所有梁板都有关，横向分布的计算结果显然为多列车布载时计算结果更不利。

因此，单车道布载对支点剪力计算结果有影响，对跨中弯矩计算结果影响不大。

4 桥面板计算

桥面板计算按照多跨连续单向板进行计算，主要分析在考虑单车道布载系数提高的情况下，计算跨径(箱室宽度或梁肋间距)内布置一列车和多列车时桥面板的内力情况。

计算结果见表16。

表16 桥面板计算结果表(kN·m)

计算结果图示见图13。

从以上计算结果中可以看出，当箱室宽度(梁肋间距)小于等于2.5m时，采用一列车计算出的结果更为不利；当箱室宽度(梁肋间距)大于2.5m时，按多列车控制设计。

因此，对于目前常用的T梁结构，多存在梁肋间距小于或等于2.5m的情况，此时桥面板的计算需要引起特别注意，设计时需要核实桥面板的配筋是否满足规范要求。

5 结论

本文主要分析了单车道布载系数的提高对桥梁

受力的影响，主要结论如下：

(1)横向分布计算：单车道布载对支点剪力计算结果有影响，对跨中弯矩计算结果影响不大。

(2)桥面板计算：当箱室宽度(梁肋间距)小于等于2.5m时，单车道布载的计算结果更为不利，对于上部结构采用装配式T梁的结构，计算时需要引起注意。

[1] 中华人民共和国交通运输部.JTG B01-2014公路工程技术标准[S].北京：人民交通出版社，2014.

[2] 中华人民共和国交通运输部.JTG D60-2015公路桥涵设计通用规范[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

B