T梁与空心板荷载横向分布的对比分析

T梁与空心板荷载横向分布的对比分析

魏志民

（武汉中交交通规划设计有限公司，湖北 武汉 430071）

摘 要：对于桥梁荷载横向分布系数的计算，T梁常采用正交异性板法（G-M法），空心板常采用铰接板法，两种方法代表着计算荷载横向分布的两种主要理论模型。通过Python语言编写程序，以梁（板）的高度、长度为变量计算荷载的横向分布情况，根据计算值对空心板和T梁的横向分布特性再进行对比。 关键词：T梁；正交异性板法；空心板；铰接板法；横向分布系数；Python

中图分类号：U441.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）08-0343-02

一、前 言

当荷载作用于桥梁上时，常通过计算荷载横向分布的方式进行计算。以T梁和空心板为例，对两者横向分布的计算代表两种主要的理论模型，T梁常采用正交异性板法（G-M法），而空心板常采用铰接板法（铰接板法与刚性横梁法、刚接板法的理论基础类似）。

通过使用Python语言编写程序，以梁（板）高度、跨度为变量，可以方便的计算不同情况下桥梁中部梁（板）的横向分配，进而探讨两种构件的不同特性。

二、项目概况

某码头工程引桥宽度为9m，标准跨排架间距为16m。引桥上部结构由钢筋砼横梁、预应力砼空心板、喇叭口现浇钢筋砼异形面板及现浇钢筋砼面层组成。

本文通过对不同尺度下T梁与空心板荷载横向分布的对比分析，希望能给今后工程中结构形式的选择提供有意义的参考。

三、计算条件 桥梁宽度为12.0m。

对于T梁，梁翼缘宽度为2.0m，横隔板宽度为0.22m，横隔板间距取5.78m；对于空心板，板宽取1m。两者断面见图1。

当桥梁跨度分别取10、15...45m时，T梁高度取2.5m；当T梁高度分别取1.0、1.5...4.0m时，桥梁跨度取35m。

图1 T梁、空心板结构断面图

当桥梁跨度分别取8、10...24m时，空心板高度取0.75m；当空心板高度分别取0.75、0.80、0.90...1.2m时，桥梁跨度取12m。

两种情况下均求解桥梁中部梁（板）的荷载横向分配，收稿日期：2017-05-05

作者简介：魏志民（1989-），男，武汉中交交通规划设计有限公司助理工程师。

图3 H变化下空心板中板的横向分布

当H增大时，空心板中板的荷载横向分布发生了两端减小、中间增大的变化，整个桥梁受力的分布变得更加均匀。

对比图2、图3分析，当H增大时，对于T梁，中梁的横向分布愈来愈平缓；而对于空心板，中板的横向分配愈来愈集中。

引起这种差异的原因，主要来自于两者计算的理论模型不同。 对于空心板，不论是铰接板法、刚接板法、刚性横梁法或者相关的优化算法，其共同点是把全桥视作一系列并排放置的主梁所构成的梁格或梁系结构来进行力学分析。各种方法的不同之处，在于对横向结构的联结刚性作了不同程度的假设。随着H增大，所计算的中板截面刚度越大，作用在中板上的荷载分配到其余板的力就越少。

对于T梁，因其由主梁、连续的桥面板和多横隔梁所组

图2 H变化下T梁中梁的横向分布

当H增大时，T梁中梁的荷载横向分布发生了两端增大、中间减小的变化，整个桥梁受力的分布变得更加均匀。 在计算荷载横向分配系数时，采用Tr-40集装箱拖挂车荷载。

四、计算结果及分析

根据上述情况进行计算，计算结果如下： 1．H变化下的横向分布

H变化下T梁中梁、空心板中板的横向分布见图2、图3。

344 中 国 水 运 第17卷 成，当其宽度与跨度之比值较大时，将其比拟简化为一块矩形的平板。这种模型下，荷载的横向分配受到梁体横向和纵向两个方向刚度的影响。H的增大，使梁体两个方向的刚度均提升，在结果上使荷载分配的更均匀。而通过对比，H大于3.5m后，这种效果趋于稳定；相对的，H小于0.8m后，空心板的荷载横向分布变化也较小。

2．L变化下的横向分布

L变化下T梁中梁、空心板中板的横向分布见图4、图5。

图4 L变化下T梁中梁的横向分布

随着L增大，T梁中梁的横向分布发生了两端逐渐加大、中间逐渐减小的变化。

值得注意的是，对于T梁，当L小于15m时，中梁的影响线两侧数值小于零，若作用的荷载较大，则引起中梁向上的受力有可能超过中梁自重，致使T梁支座脱离甚至结构的不稳，实际设计时应予以重视。

图5 L变化下空心板中板的横向分布

（上接第295页）

图4 开挖验证图

四、结论

探地雷达由于其探测效率高、操作简单、采样迅速、无损伤探测、抗干扰能力强及分辨率在现阶段的地球物理探测方法中具有明显的优势，它因此能够对桩基底的地质条件进行精确度较高的分析，提高预报精度。

数据处理流程和参数设置对雷达图像的影响较大，本文针对桩底雷达探测进行了适当的参数调整，得到了效果更好的雷达数据剖面，提高了结果解释的有效性。

岩体破碎带、软弱夹层以及溶洞的探地雷达剖面的异常特征。并通过大量的工程实践得到了验证。

参考文献

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随着L增大，空心板中板的横向分布也发生了两端逐渐加大、中间逐渐减小的变化。

随着L增大，T梁中梁与空心板中板的横向分布的变化均是越来越平缓。根据两者的计算理论，T梁长度方向刚度变大，空心板的柔度增大，荷载更多分布到其余结构，桥梁各部分都能发挥更大的性能。

五、结语

（1）由于T梁和空心板计算横向分布的理论基础不同，所以两者荷载的横向分布有着不同的特性；

（2）当梁（板）高度H增大时，T梁中梁的横向分布愈来愈平缓，而空心板中板的横向分布愈来愈集中，在优化结构尺寸时应该考虑这种特性的利弊；

（3）当梁（板）长度L增大时，T梁中梁与空心板中板的横向分布的变化均是越来越平缓，桥梁各结构均能更好的发挥性能。T梁跨度取30~45m，空心板长度取16~24m时，荷载的横向分布变化较为稳定；

（4）若T梁长度小于15m，且作用荷载较大时，应注意荷载是否会引起其他梁的支座脱离甚至结构的不稳。

参考文献

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针对贵州的地质情况和不良地质体的特征，本文总结了