人行道宽度的变化对装配式T梁受力的影响

杨 渊

(贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州 贵阳 550000)

1 存在的问题

近年来，桥梁安全事故频发，桥梁的安全问题引起了广泛的重视。一些山区公路桥梁，长期得不到有效的养护，桥梁附属设施形同虚设，严重影响到群众的出行安全。为此，对山区公路桥梁人行道的改造非常频繁。山区公路桥梁人行道的改造，受村寨大小、人群疏密程度的不同，需要设置不同宽度的人行道满足行人通行的要求。由于村民出行需求的变化或车流量大小的改变，在对原有桥梁人行道改造中，不可避免的改变了人行道宽度。当原有桥梁上部结构为装配式T梁时，很容易忽视人行道宽度的不同，对T梁的边梁及中梁产生的荷载效应大小会发生变化。改变原有桥梁人行道宽度而不对主梁作任何处理，有可能造成严重的后果。

2 受力原理

改变人行道宽度，会改变人群荷载及汽车荷载在桥梁上的横向布置。当人行道变宽时，汽车荷载会向中梁移动，人群荷载宽度变大；当人行道变窄时，汽车荷载会向边梁移动，人群荷载宽度变小。汽车荷载位于桥梁横向不同位置时，T梁边、中梁的荷载分配会发生变化。通过研究荷载横向位置的变化，进而得到T梁边、中梁在人行道宽度变化时，荷载效应产生的变化规律。

3 研究对象及分析方法

本文选取山区某3×25 m装配式预应力混凝土连续T梁作为实例进行分析。此桥由于周围人群几年越来越密集，需要对原有人行道进行宽度改造。原桥梁全宽12 m，桥梁横向采用5片T梁。现使人行道宽度分别为1 m、1.5 m、2 m及2.5 m宽。保证不同宽度人行道桥梁采用相同车道数及相同的汽车荷载。分析边梁及中梁在不同人行道宽度下的荷载效应。

4 理论计算

(1)参数选取

主梁及湿接缝采用C50混凝土；桥面铺装采用8 cm厚C50混凝土现浇层和10 cm厚沥青层；人行道采用C50混凝土；汽车荷载为：公路-Ⅰ级；人群荷载为:3 KN/m2；T梁梁高取1.7 m，T梁横向间距为2.4 m。

(2)计算模型

本桥利用civil对T梁采用梁格法建模，其纵、横向刚度与实际桥梁完全一致。人行道宽度为1.0 m、1.5 m、2.0 m及2.5 m的横向布置均考虑两个车道，并且按人行道宽度不同考虑相应的人群荷载，其大小均为3.0 KN/m2。

(3)结果分析

通过对T梁在不同人行道宽度下的计算，分析其弯矩、剪力及支反力大小的变化规律。总结出T梁边、中梁的弯矩效应、剪力效应及支反力效应与行车道及人行道宽度变化的关系。

①弯矩效应

根据建立的模型，分别计算了边梁及中梁在1.0 m、1.5 m、2.0 m及2.5 m宽人行道桥梁中边跨和中跨的跨中弯矩。

图1 边跨跨中弯矩(KN·m)

图2 中跨跨中弯矩(KN·m)

从图1中可看出，无论是在T梁的边跨或中跨，T梁跨中弯矩值在承载能力基本组合下随着人行道变宽，边梁不断减小，中梁不断升高。说明在改变人行道宽度时，T梁的边梁及中梁都会发生内力的变化。

②剪力效应

与分析弯矩效应采用同样模型，现对边、中梁连续端支点处的剪力进行计算，其结果如图3所示。

图3 连续支点处剪力(KN)

通过对T梁连续支点处剪力的验算，也能够得出，随着人行道宽度加大边梁剪力不断减小，中梁剪力不断增大。说明剪力效应与弯矩效应的变化规律一致。

③支反力效应

同样采用上述模型对T梁简支端及连续端处支反力进行计算，其支反力值在竖向荷载标准值(计入汽车冲击系数)组合下，如表1。

表1 T梁简支端支反力

简支端支座反力根据表1数据可得出，随着人行道宽度的变宽， 边梁支反力逐渐减小， 中梁支反力逐渐增大。边梁支反力最大差值为97.2 KN，中梁支反力最大差值为15.7 KN。连续端支座反力根据表2数据同样得出，随着人行道宽度的变宽，边梁支反力逐渐减小，中梁支反力逐渐增大。边梁支反力最大差值为133.5 KN，中梁支反力最大差值为38.2 KN。说明人行道宽度变化时，边梁支反力变化相对较大，中梁支反力变化较小。

表2 T梁连续端支反力

5 结 论

综上分析，对装配式T梁桥的改造中，人行道宽度的不同会影响装配式T梁中梁及边梁内力的大小。人行道宽度由窄变宽或由宽变窄会使T梁产生不同大小的荷载效应。当桥梁人行道由窄变宽时，应考虑加强中梁的承载能力；当桥梁人行道宽度由宽变窄时，应考虑加强边梁的承载能力。若不考虑人行道宽度变化对T梁内力的影响，可能会导致桥梁承载能力不足的后果。同时，当人行道宽度变化时，边梁的支反力应引起重视，在条件允许的情况下，可考虑更换支座型号。