基本介紹
- 中文名：荷載橫向分布係數
- 外文名：Load transverse distribution coefficient
- 名詞類型：定義概念
- 名詞領域：建築學
- 實質：主梁在橫向分配到的最大荷載比例
橋樑荷載橫向分布係數計算方法,公路橋樑荷載橫向分布係數綜述,槓桿原理法,偏心壓力法,修正偏心壓力法,彈性支承連續梁法,鉸接板梁法,剛接板梁法,比擬正交異 性板法,廣義梁格分析法,雙曲拱橋荷載橫向分布係數的探討,橫隔板的影響,拱波拱板綜合厚度h1的影響,主拱圈等效厚度的影響,拱板與拱肋材料不同的影響,橫隔板翼緣有效寬度的影響,荷載橫向分布係數分析與梁格分析的比較,橫向分布係數計算方法簡介,梁格法建模原理,工程實例,
橋樑荷載橫向分布係數計算方法
【摘要】：以主梁撓度橫向分布規律來確定橋樑荷載橫向分布，考慮了橋樑結構計算模態的固有頻率、振型和模態質量，提出了一種適用於各種結構形式橋樑的荷載橫向分布係數計算方法，即模態參數法。分別以一座有機玻璃模型試驗橋樑和一座公路斜交T型橋樑為算例，介紹了橋樑荷載橫向分布係數的計算步驟。計算結果表明：荷載橫向分布係數的測量值與計算值最大誤差為2.6%，因此，相比於傳統的橋樑荷載橫向分布係數計算方法，模態參數法減小了對橋樑結構進行分類和假定帶來的誤差，更具有通用性和準確性。
公路橋樑荷載橫向分布係數綜述
荷載橫向分布係數是指公路車輛荷載在橋樑橫向各主梁間分配的百分比。普通簡支橋樑中， 它和各主梁間的聯結方式(鉸接或剛接)、有無內橫樑(及其數目)、斷面的抗彎剛度和抗扭剛度 ，以及車輛荷載在橋上的位置等有關。它是一個複雜的空間結構問題， 在橋樑設計中常簡化為平面問題而引用荷載橫向分布係數。荷載橫向分布係數是在荷載橫向分布影響線的基礎上按荷載的最不利位置布載， 並將荷載位置相應的影響線豎標值求和得到的最後數值結果。
理論計算方法
荷載橫向分布理論在梁 橋設計中占有重要地位 。對公路梁橋荷載橫向分布係數的計算方法主要有：梁格法、板系法及梁系法。梁格法又包括偏心壓力法、修正偏心壓力法、彈性支承連續梁法及廣義梁格法 ；板系法有鉸接板 (梁 )法和剛接板 (梁 )法 ；梁系法 有比擬正交異性板法 (G-M法 )。
槓桿原理法
忽略主梁之間橫向結構的聯繫作用 ，即假設橋面板在主梁梁肋處斷開，而當作沿橫向支承在主樑上的簡支梁或懸臂樑來考慮。槓桿原理法適用於荷載位於靠近主梁支點時的荷載橫向分布計算。此時，主梁的支承剛度遠大於主梁間橫向聯繫的剛度，荷載作用於某處時，基本上由相鄰的兩片梁分擔，並傳遞給支座，其受力特性與槓桿原理接近。另外，該法也可用於雙主梁橋，或橫向聯繫很弱的無中間橫隔梁的橋樑。
偏心壓力法
基本前提是：其一，在車輛荷載作用下，中間橫隔梁可近似地看作一根剛度無窮大的剛性梁，橫樑全長呈直線變形；其二，忽略主梁的抗扭剛度，即不計入主梁對橫隔梁的抵抗扭矩。用偏心壓力法計算荷載橫向分布適用於橋上具有可靠的橫向連線，且橋的寬跨比B/L小於或接近0.5的情況時(一般稱為窄橋)的跨中區域的荷載橫向分布影響線。偏心壓力法具有概念清楚、公式簡明和計算方便等優點。
修正偏心壓力法
在偏心壓力法的推導中，由於作了橫隔梁近似絕對剛性和忽略主梁抗扭剛度的兩項假定，這就導致了邊梁受力偏大的計算結果。因此，在實用計算中有按偏心壓力法求得的邊梁最大橫向分布係數乘以 0.9進行折減的方法。為了彌補偏心壓力的不足，採用考慮主梁抗扭剛度的修正偏心壓力法， 引入一個抗扭修正係數β。這一方法既不失偏心壓力的優點，又避免了結構偏大的缺陷。因此修正偏心壓力法是一 個具有較高實用價值的近似方法。
彈性支承連續梁法
這是梁格法的一種。彈性支承連續梁法主要是根據橋樑結構縱橫樑剛度(抗彎及抗扭)的比例不同，通過假設橫樑為彈性支撐在各縱梁位置的彈性支承連續梁(該彈性支撐的剛度即縱梁抗彎剛度)，按彈性支承連續梁計算出各支撐處的反力即可得到荷載的橫向分布。
鉸接板梁法
①在豎向荷載作用下，接縫內只傳遞豎向剪力。
②採用半波正弦荷載來分析跨中荷載橫向分布的規律。
剛接板梁法
在鉸接板(梁)橋計算理論的基礎上，在鉸接處補充引入贅余彎矩m，可建立計算橫向剛性連線特點的贅餘力正則方程。用這一方法來求解各梁荷載橫向分布的問題，就稱為剛接梁法。對於相鄰二片主梁的接合處可以承受彎矩的 ，或雖然橋 面系沒有經過構造處理，但沒有多片內橫箱梁的，或橋面澆築成 一快整體板的橋跨結構，都可以看作是剛接梁系。
比擬正交異 性板法
對於由主梁、連續的橋面板和多橫隔梁所組成的梁橋，當其寬度與跨度之比值較大時，可將其簡化比擬為一塊矩形的平板作為彈性薄板，按古典彈性理論來進行分析，即所謂比擬正交異性板法。
廣義梁格分析法
廣義梁格法不僅考慮主梁的抗扭慣矩，而且充分考慮由於彎扭耦合作用而產生的主梁的實際撓曲變形和扭轉變形，同時在計算中也充分地考慮橫樑本身的彎曲變形。
雙曲拱橋荷載橫向分布係數的探討
雙曲拱橋在使用過程中因荷載等級加大，交通量驟增及結構本身原因，不少雙曲拱橋已經退役，還有一些橋有望加固處理繼續使用，而其橫向分布係數隨著計算方法和加固措施不同而發生變化。以一實際雙曲拱橋為計算模型，重點介紹雙曲拱橋橫向分布係數計算方法，並對影響荷載橫向分布係數的因素進行了研究。通過模型計算 探討了拱肋、橫隔板、拱板等對橫向分布係數的影響程度。
荷載橫向分布係數影響因素分析：
橫隔板的影響
模型計算過程考慮橫隔板抗彎剛度影響，利用拱波跨度1/6處的橫隔板縱斷面的抗彎剛度等效為單位長度的矩形板近似計算。進行雙曲拱橋舊橋加固設計時，橫隔板破損對於主拱肋受力的影響較為顯著，應仔細考慮其 破損對橫隔板剛度的影響。
拱波拱板綜合厚度h1的影響
拱波拱板厚度的變化對於荷載橫向分布係數的影響不大，對於邊拱肋不管拱波拱板厚度是減小還是增大，其荷載橫向係數均有增大的趨勢，而對於中拱肋則有減小的趨勢。這和活載在橫橋向的最不利布置一般是車輛荷載偏置有一定的關係。
主拱圈等效厚度的影響
主拱肋等效厚度取值對於橫向分布係數的影響不大，這和主拱圈拱板採用波形且厚度沿橋樑橫向基本保持不變有一定關係。在舊雙曲拱橋加固計算中，對於拱波的缺陷情況對主拱肋受力情況影響不大，可以進行外觀缺陷性修補，而不必對其截面進行加強。
拱板與拱肋材料不同的影響
雙曲拱橋拱板與拱肋的材料往往不相同，拱肋一般為預製鋼筋混凝土，拱板常為現澆混凝土，而且拱板的混凝土等級較拱肋低。
橫隔板翼緣有效寬度的影響
橫隔板翼緣拱板有效寬度的取值對橫向分布係數的影響不大。在雙曲拱橋拱肋整體受力計算中可以忽略橫隔 板翼緣寬度的影響。
荷載橫向分布係數分析與梁格分析的比較
在中小跨徑的橋樑中，一般採用由多片板梁組成的空間整體結構形式，其截面形式如空心板、T 形截面、箱形截面等。對此類橋樑通常採用 “荷載橫向分布係數”這種近似理論計算其結構內力，即將空間整體結構簡化為平面桿系模型，方便計算。以有限元理論為主的空間結構仿真分析方法得以實現，而梁格法( 空間桿系) 是空間結構分析各種方法中比較實用有效的一種，其概念簡單明確、便於使用。
橫向分布係數計算方法簡介
在計算由多片板梁組成的橋時，由於多片主梁與橫樑、橋面板聯成空間結構體系，所以在實際計算中採用簡化的荷載橫向分布法。
1 彎矩荷載橫向分布係數；
2 剪力荷載橫向分布係數；
在計算剪力荷載橫向分布時，因為其內力影響面在縱、橫向沒有相似的特徵，不能簡化地作變數分離，其橫向分布係數不能用一個確定值表示，考慮剪力影響線縱橫向的變化，計算出其最大效應進行比較。
梁格法建模原理
用梁格法分析由多片主梁組成的空間整體結構，核心問題是梁格劃分，即用多條縱向單元來分別模擬多片主梁，並採用多條橫向單元來模擬各主梁之間不同橫向連線及橫隔板設定情況，使之成為一個平面格線。
1) 儘量使梁格重合於受力線。
( 2) 儘量使梁格符合結構內力受力狀態。
( 3) 橫向構件間距應小於 1 /4 有效跨徑，內支點附近需更小間隔。
( 4) 橫向和縱向構件的間距必須適當接近。
( 5) 儘量使橫向和縱向各構件形心位置與實際形心位置保持一致。
中小跨徑中常採用的板式、梁板式上部結構均可運用以上原理通過 Midas 軟體進行空間梁格分析。
工程實例
以空心板、T 梁及分離式箱梁為例，建立其梁格模型，將公路 I 級車道荷載以中載、偏載布置，按影響線載入。
預製小箱梁先簡後連結構體系在公路和市政工程得到廣泛套用，其關鍵施工技術為先簡後連。
