横隔板对桥梁荷载横向分布性能的影响分析

成丕富

摘 要 在高速公路桥梁中普遍采用空心板或分体小箱梁上部结构，其横向分布性能是评价桥梁整体受力性能的重要参数。本文以某旧桥为例，采用梁格法建议空间有限元模型，着重分析了增加横隔板对桥梁承载能力的影响，提出有针对性的加固补强措施，以期对类似桥梁的设计、施工及检测、加固具有一定的借鉴意义。

关键词 横隔板;荷载横向分布系数;桥梁加固

引言

近年来，国内外出现了一些桥梁垮塌事故，给人民和财产造成了一定的损失，在社会上造成了巨大的负面影响，服役桥梁的检测加固问题受到了广泛的关注。如何分析桥梁病害的成因，并采取有效的加固措施，是保证桥梁结构安全性要解决的首要问题。

本文以某桥为例，基于MIDAS有限元分析计算软件，采用梁格法建立桥梁空间有限元模型，着重分析了增加横隔板对桥梁承载能力的影响，提出有针对性的加固补强措施，以期对类似桥梁的设计、施工及检测、加固具有一定的借鉴意义[1]。

1工程概况

本桥位于某国道，建于1998年，桥梁全长68.0m，桥面宽度为净11+2×0.5m。该桥上部结构为4×16m无黏结预应力混凝土空心板，板高0.75m，每一孔由6块空心板构成，板间距1.82m，中板宽1.82m，边板宽2.36m。

设计荷载：桥梁设计荷载为汽-20、挂-100。该试验桥运营多年，超载现象较为严重，经荷载试验及承载力评定，需要对该桥进行加固。

从桥梁设计的角度分析，本桥空心板中心距为1.82m，跨中均未设置横隔板，有可能导致桥梁的横向分布性能较差，故下面将对横隔板的设置对桥梁横向分布性能的影响进行详细分析[2]。

2计算模型

本文基于MIDAS有限元分析计算软件，采用梁格法建立桥梁空间有限元模型，纵梁及横梁均采用空间梁单元进行模拟，空间梁格模型如下图所示[3]。

3原桥荷载横向分布系数计算

通过将单位荷载分别加在1#～6#板跨中来计算桥梁的横向分布系数。在单位荷载作用下，计算各纵梁的弯矩，通过对结果进行整理，得到各梁的荷载横向分布影响线系数如下表。

从上表可以看出，边梁荷载横向分布影响线的最值点为0.62，即荷载作用在边梁上时，边梁承担62%的荷载，其余的梁分担38%的荷载;中梁荷载横向分布影响线的最值点为0.42，即荷载作用在中梁上时，中梁承担42%的荷载，其余的梁分担58%的荷载[4]。

4跨中增加横隔板荷载横向分布计算

为了研究横隔板的设置对桥梁荷载横向分布的影响，在本桥跨中位置设置一道0.3m厚的横隔板，对空间梁格模型进行修改后如下图所示。

类似地，通过将单位荷载分别加在1#～6#板跨中来计算桥梁的横向分布系数。在单位荷载作用下，计算各纵梁的弯矩，通过对结果进行整理，得到增加横隔板后各梁的荷载横向分布影响线系数如下表[5]。

从上表可以看出，增加横隔板后，荷载作用在边梁上时，边梁承担46%的荷载，其余的梁分担54%的荷载;荷载作用在2#中梁上时，2#中梁承担27%的荷载，其余的梁分担73%的荷載。

通过对比分析，可以发现，增加一道横隔板后，各纵梁的荷载横向分布影响线有明显的变化，更趋于均匀。荷载作用在边梁上时，无横隔板情况下边梁承担的荷载为62%，有横隔板时边梁承担的荷载为46%，分担荷载的比例减少25.8%，也即边梁可多承担25.8%的荷载;荷载作用在中梁上时，无横隔板情况下中梁承担的荷载为42%，有横隔板时中梁承担的荷载为27%，分担荷载的比例减少35.7%，也即边梁可多承担35.7%的荷载。按最不利的情况计算，增加横隔板后，桥梁的活载承载力约提高25.8%。因此，增加横隔板后，可以改善桥梁的荷载横向分布性能，提高桥梁的整体承载能力[6]。

5结束语

增加横隔板可以改善桥梁的荷载横向分布性能，进而提高桥梁的承载能力，该类桥梁增加中横隔板的设计理念值得推广。

参考文献

[1] 姚玲森. 桥梁工程（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2008：79.

[2] 李田，刘西拉.混凝土结构耐久性分析与设计[M]. 北京：科学出版社，1999：122.

[3] 贺拴海.桥梁结构理论与计算方法[M]. 北京：人民交通出版社，2003：21-23.

[4] 周新刚.混凝土结构的耐久性与损伤防治[M]. 北京：中国建材工业出版社，1999：217.

[5] 谌润水，胡钊芳.公路桥梁荷载试验[M]. 北京：人民交通出版社，2003：51.

[6] 郑继光，王潮海，孙福申，等.混凝土桥梁结构工后评价及其方法[J].东北公路，2002，（2）：69-71.