预应力混凝土连续小跨度箱梁荷载横向分布试验及其等代刚度的探讨

铁２００９年第３期　道建筑　Ｒａｄｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１００３．１９９５（２００９）０３．００８３．０３　预应力混凝土连续小跨度箱梁荷载横向分布试验　及其等代刚度的探讨　李晓燕　（广东汕汾高速公路有限公司，广东汕头５１５０４１）　摘要：多片式连续梁桥的荷载横向分布与简支梁桥不同，分析中一般宜采用等代刚度法。结合某预应力　混凝土连续小箱梁桥荷载横向分布系数的实测结果，对等代刚度法的实际应用进行了探讨，并将其与采　用梁格法得到的结果进行了对比，结果显示等代刚度法的计算结果具有相当的实用价值。　关键词：连续梁桥荷载横向分布　等代刚度法　梁格法　中图分类号：Ｕ４４１文献标识码：Ｂ　装配式混凝土梁桥因其施工方便、适应性强，故在　城市道路和高速公路中、小桥梁中有大量地应用，其中　以简支梁居多，连续梁也占一定的比例。对于等截面　简支梁桥，荷载横向分布系数可根据结构实际连接状　况采用刚性横梁法、刚（铰）接板梁法以及Ｇ—Ｍ法等传　统方法进行分析。但是对于变截面简支梁、悬臂梁和　连续梁桥，梁体截面变化规律和体系组合参数的实际　情况各不相同，其精确内力影响面形状比较复杂，按等　截面简支梁桥分离变量的思路去寻找一个实用的荷载　横向分布的计算方法是繁琐的，因而有学者提出了本　『Ｐ＝ｌ　（ｂ）　＝＝＝土＝＝＝　］＝＝＝　文所述的等代刚度法。文章结合某预应力混凝土连续　小箱梁桥荷载横向分布系数的实测结果，与采用等代　刚度法计算的理论值进行了对比分析，并采用梁格法　图１等代刚度法结构计算图式　如图１（ａ）、（ｂ）所示，分别在连续梁边跨和中跨跨　中作用一单位集中荷载，产生的挠度分别为　对计算结果进行了校核，阐述了等代刚度法的实用性　及其计算结果的可靠性。　ｚ　５６／　＋１６１　ｚＩ　ｚ２＋９６１　，．、　一４８Ｅ，３２（Ｚ１＋Ｚ２）（４　Ｚ１＋３　Ｚ２）　ｆ　１等代刚度法　等代刚度法是将等截面简支梁桥的荷载横向分布　应用于变截面简支、悬臂、连续体系的近似方法。其基　本出发点是将这些结构体系的某一桥跨按等刚度的原　则变换为跨度相同的具有等截面的简支梁。即等代简　支梁应具有这样的刚度：若在实际结构和等代简支梁　的跨中分别施加一个集中力／扭矩，两者的跨中挠度／　扭转角应分别彼此相等。　式中　ｚｉ　９２１　＋１１６／ｌ　ｚ２＋３３　ｚ　一４８Ｅ，３２（Ｚ１＋Ｚ２）（４　Ｚｌ＋３　Ｚ２）　‘　、　——连续梁边跨和中跨跨中作用单位集　中荷载产生的挠度；　ｚ　、ｚ：——连续梁边跨和中跨计算跨径；　Ｅ——梁体混凝土弹性模量；　，——主梁截面抗弯惯矩。　单位集中力作用于具有等代刚度日　的简支梁跨　中所产生的挠度为　１３　下面将按上述原则对一四跨等截面连续梁桥的等　代刚度进行推导，结构计算模式如图１所示。　ｆ　赢　（３）　式中　厂　——等代简支梁跨中作用单位集中荷载产　收稿日期：２００８．１１－２０；修回日期：２００８．１２．１５　作者简介：李晓燕（１９７ｌ一），女，广东汕头人，工程师。　生的挠度；　卜一等代简支梁计算跨径；　铁道建筑　Ｍａｒｃｈ，２ＯＯ９　，　——等代简支梁抗弯惯性矩。　式（１）、（２）分别与式（３）相等，得到主梁边跨和中　跨跨中的等代抗弯惯性矩如下：　，　：）ｃ，，　表１和表２分别给出了边跨和中跨跨中１　３’　梁荷载横向分布影响值的实测结果，并给出了采用等　代刚度法计算的相应荷载横向分布影响值，两者的对　应关系见图３和图４。可以看到，按等代刚度计算的　荷载横向分布影响值与实测结果吻合良好，能够合理　蒜　■面　丽　㈤　４　地反映结构刚度的横向分布状态，可以较为方便地运　Ｉ：＝ｘ２ｌ　３２（Ｚ。＋Ｚ：）（４１ｌ＋３　Ｚ：）　…　元　一＾，　一　～９２／　＋１１６／ｚ，＋３３　ｚ；　　、Ｉ、Ｉ　　式中　，　、　——主梁边跨和中跨等代抗弯惯性矩；　。、　：——主梁边跨和中跨等代抗弯惯性矩换　算系数。　连续梁墩顶设有较强的横隔板，可以近似认为单　位扭矩作用下的扭转变形仅发生在荷载作用跨，如图　１（ｃ）所示。对于等截面梁，等代抗扭惯性矩，　＝Ｉａ＝　ｌｔ　ｏ　２实桥荷载横向分布测试　某预应力混凝土连续梁桥，桥梁跨径组合为４×　３０　ｍ，边跨计算跨径２９．６２　ｍ。桥面全宽１７．２５　ｍ，净宽　１６．２５　ｍ，单向４车道，设计荷载汽一超２０，挂一１２０。　主梁为部分预应力混凝土Ａ类构件，采用预制吊装施　工，每孔桥梁横向由５片装配式小箱梁组成，箱梁中心　间距３．４８７　５　ｍ，标准高度１．６０　ｍ，采用湿接缝连成整　体，上设８　ｅｍ调平层，并在墩顶负弯矩区张拉预应力　形成连续结构。　如图２所示，采用３５０　ｋＮ载重车分别对边跨和中　跨跨中截面在不同加载轮位（　）下每片梁的挠度进行　测试，进而换算得到各片梁的荷载横向分布影响值。　外　内　侧　侧　图２荷载横向分布测试示意图　３荷载横向分布测试结果分析　本桥为４跨等截面连续梁，分别将计算跨径厶＝　２９．６２　ｍ，Ｌ：＝３０　ｍ代入式（４）、（５），可得本桥边跨中和　中跨中等代刚度系数；（　＝１．４２７　６８、　：＝１．８６３　０４，进　而可以解得各梁肋的荷载横向分布。根据小箱梁翼缘　实际连接状况，结构横向分布影响线按刚接板梁法计　算。　用于一般结构分析中。　表１边跨跨中截面荷载横向分布影响值　表２中跨跨中截面荷载横向分布影响值　图３边跨跨中截面荷载横向分布　实测值与理论值对比关系　４等代刚度法与梁格法对比分析　为了对等代刚度法的计算结果作更为全面的评