钢桁架桥车道荷载施加时横向分布系数的计算方法研究

钢桁架桥车道荷载施加时横向分布系数的计算方法研究武剑（沈阳市市政工程设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

摘要：钢桁架桥车道荷载施加时对横向分布系数进行计算的过程中袁使用的计算方法不同也会有着显著不同的计算效率袁

针对此分析了相关的计算方法以及应用效果遥关键字：钢桁架桥曰车道荷载曰计算方法

钢桁架桥车道荷载施加时横向分布系数的计算有着重要的意义袁能够直接影响活载剪力以及活载弯矩袁因而实际进行计算的过程中需要找好计算方式袁进行精准高效率的计算遥

1相关背景

随着经济的飞速发展袁基础设施建设正在紧张的进行中袁在这个过程中必然要修建很多的桥梁工程袁而中小跨径的梁式桥更是占了很大的比例噎遥在这些桥梁的设计工作中袁横向分布系数的计算是一项非常重要的环节袁它的准确性关系到活载弯矩和活载剪力的计算结果袁从而影响桥梁设计的整体工作遥由于计算机性能的不断提高袁将计算机编程软件引入到桥梁设计工作中成为一种趋势袁而且得到越来越多人的重视遥本文介绍了酝粤栽匀悦粤阅这样一个工程计算软件袁并利用它强大的编程功能袁编制出公路桥梁荷载横向分布系数的程序袁通过和手算结果比较袁可以证明程序计算的数据的准确度满足设计的要求遥这里仅介绍用刚接梁法计算有横隔梁栽型梁桥的荷载横向分布系数程序袁其余方法的程序体可按此写出遥酝葬贼澡糟葬凿是一款集编程尧计算尧显示尧文档记录于一体的大型工程计算软件袁由美国孕栽悦公司开发研制遥它与专有的计算工具和电子表格不同袁酝葬贼澡糟葬凿允许工程师利用详尽的应用数学函数和动态尧可感知单位的计算来同时设计和记录工程计算遥独特的可视化格式和便笺式界面将直观尧标准的数学符号尧文本和图形均集成到一个工作表中遥酝葬贼澡糟葬凿采用接近在黑板上写公式的方式让用户表述所要求解的问题袁通过底层计算引擎计算返回结果并显示在屏幕上遥计算过程近似透明袁使用户专注于对问题的思考而不是繁琐的求解步骤遥这是由于这些优点的存在袁使得酝葬贼澡糟葬凿更加适合在设计工作中应用袁为设计工作者提供了极大的便利遥2计算方法

目前袁已有大量对桥梁结构进行空间计算理论的研究袁但大部分还是应用野荷载横向分布冶这一概念袁把空间计算问题合理地简化为平面问题来解决遥公路桥梁荷载横向分布系数的计算方法有很多袁典型的计算方法有刚(铰)接梁法尧GM法尧修正偏压法等袁这些计算理论都有其独到之处和适用范围袁同时袁其(杠杆原理法除外)理论根据都是以主梁挠度横向分布规律来确定荷载横向分布遥同样是依据于这一理论根据袁模态参数法的主要工作就是确定外荷载作用下横向各片梁之间挠度的比值关系袁从而计算出荷载横向分布系数遥模态参数法的精度主要取决于桥梁结构模态分析的精度袁计算机和有限元理论的发展使对桥梁结构进行计算模态分析变得非常容易遥而且袁如果野以主梁挠度横向分布规律来确定荷载横向分布冶的理论根据对所分析桥梁是适用的袁那么模态参数法就不受桥梁结构类型的局限袁对于一般桥梁而言具有通用性遥模态参数是指桥梁结构计算模态的固有频率尧振型以及模态质量等参数遥模态参数法与其他方法不同

之处在于荷载横向分布影响线是由这些模态参数计算出来的遥应用此方法时袁首先通过模态参数计算模态柔度袁此处模态柔度的物理意义为单位荷载作用下袁各片梁发生的挠度;其次根据模态柔度袁提取各片梁在跨中位置的变形值袁根据变形值和梁的片数袁计算尧绘制荷载横向分布影响线;最后袁与其他方法一样袁在横向分布影响线上进行最不利布载来计算相应梁的横向分布系数遥通过与模型试验的实测结果比较袁以及一座公路斜交T型桥梁的分析袁模态参数法可以比较精确地用于计算桥梁荷载横向分布系数遥1冤如果野以主梁挠度横向分布规律来确定荷载横向分布冶的理论根据对所分析桥梁是适用的袁则本文方法就不受桥梁结构类型的约束曰2冤利用模态参数法计算桥梁荷载横向分布系数袁主要利用了模态柔度的概念遥该方法的精度也主要取决于桥梁计算模态参数的精度袁即模态阶数越多袁精度越高曰3冤冲击系数为桥梁基频的函数袁设计桥梁时必须进行模态计算遥而利用本文方法袁同时还可以计算荷载横向分布系数遥各种近似的计算方法由于推演时采用了假设袁如刚性横梁法假设横梁的刚度为无穷大袁这样横梁就相当于刚体袁从而导致了边梁受力偏大袁使近似方法并不能比较准确地反映桥梁结构的实际受力状态袁这从以上的近似方法的计算结果与实测值的对比可以看出袁而空间梁格法由于较为真实的反映了桥梁结构的受力状态袁其横向分布规律与实测值遥进行桥梁设计时袁采用近似方法其计算结果偏于安全袁但不经济遥而在旧桥加固中袁旧桥设计荷载一般均较低袁常常在加固的同时需提高桥梁的荷载等级袁如采用近似方法袁其计算结果虽然偏于保守袁但并未充分发挥结构的潜能袁经济性不佳袁而且会由于承载力提高过多袁使加固方案不可行遥3结语

在钢桁架桥结构设计过程中袁有限元空间分析通用程序的使用是有限的袁采用以荷载横向分布系数的计算方法则相当普及袁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遥

参考文献：[1]邱亚平.不同加宽连接方式下空心板桥梁横向分布系数试验研究[D].重庆交通大学袁2017.

[2]卫军袁黄敦文袁张仕卓袁etal.交叉梁体系桥面板荷载有效分布宽度试验研究[J].土木工程学报袁2019(6).

[3]王兆南袁张元海.梯形截面箱梁横向弯矩研究[J].工业建筑袁2019(6):158-162.

[4]颜海袁陈亮袁邵长宇袁etal.公铁两用钢桁架桥原位拓宽改建设计关键技术[J].桥梁建设袁2019(3).

[5]王金龙.多片拱肋系杆拱桥荷载横向分布系数算法探究[J].中外公路袁2019(2).

[6]王渠袁吴庆雄袁陈康明袁etal.拼宽空心板桥荷载横向分布计算方法[J].中国公路学报袁2019袁32(7).

492020年第1期