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摘要：以某座裝配式小箱梁桥为例，采用刚接板梁法和刚性横梁法分别计算其荷载横向分布系数，并与静载试验的实测值进行对比，结果表明，刚接板梁法的计算结果与实测值更为接近，从而为装配式小箱梁的设计计算及成桥性能研究积累了一些经验。
关键词：装配式小箱梁，荷载横向分布，刚接板梁法，刚性横梁法，静载试验
中图分类号：TL329文献标识码： A
对于中小跨径的市政、公路桥梁，多采用T梁、空心板和小箱梁等结构形式。相对于T梁和空心板，小箱梁的混凝土、普通钢筋和预应力钢绞线用量更少，更为经济。此外，小箱梁通常采用工厂预制、现场吊装的施工方法，具有施工快速、对环境影响小等优点。因此，在近年的桥梁建设中，装配式小箱梁得到越来越多的应用。
装配式小箱梁跨中荷载横向分布系数的计算，最常用的方法是刚性横梁法和刚接板梁法。目前对于这两种方法的研究，大多是采用空间有限元法与该两种方法进行对比，得到有用的结论，但缺乏试验验证。本文通过对某座实桥进行静载试验，将理论值与实测值进行对比，找出合理的横向分布计算方法。
1 工程概况
该工程为高速公路上的一座大桥，上部结构为5×30m的简支转连续预应力混凝土小箱梁，梁高均为1.6m，采用C50砼；设计荷载为公路-Ⅰ级。桥面布置为0.5m（防撞护栏）+11.5（行车道）+0.5m（防撞护栏）=12.5m。桥梁横断面如图1所示，主梁截面特性见表1。
图1 桥梁横断面图（单位：cm）
表1 主梁截面特性
参数 抗弯惯矩（m4） 抗扭惯矩（m4） 宽度（m）
边梁 0.379 0.441 3.183
中梁 0.381 0.444 3.067
2 理论计算方法
分别采用刚接板梁法和刚性横梁法得到各片主梁的荷载横向分布影响线，然后根据车辆布载形式得到各片主梁的荷载横向分布系数。两种方法得到的横向分布影响线分别见表2和表3.
表2 荷载横向分布影响线竖标（刚接板梁法）
坐标（m） 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁
0 0.411 0.264 0.182 0.142
1.654 0.375 0.277 0.195 0.153
3.183 0.329 0.29 0.213 0.168
4.72 0.276 0.288 0.242 0.195
6.249 0.228 0.272 0.272 0.228
7.786 0.195 0.242 0.288 0.276
9.315 0.168 0.213 0.29 0.329
10.843 0.153 0.195 0.277 0.375
12.500 0.142 0.182 0.264 0.411
表3 荷载横向分布影响线竖标（刚性横梁法）
坐标（m） 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁
0 0.359 0.285 0.214 0.142
3.066 0.286 0.261 0.238 0.214
6.132 0.214 0.238 0.261 0.286
9.198 0.142 0.214 0.285 0.359
3 静载试验方法
静载试验共用6辆载重30t的三轴卡车，通过对次边跨跨中挠度最不利位置进行偏载加载，测量试验荷载下次边跨跨中的挠度，得到各片小箱梁跨中的横向分布系数。
静载试验的车辆加载横桥向布置如图2所示。
图2 车辆加载横桥向布置示意图（单位：cm）
静载试验得到的次边跨跨中挠度实测值见表4。
表4 偏载工况次边跨跨中挠度实测值
梁号 实测值（mm） 平均值（mm）
① ② ③
1 3.92 3.93 3.93 3.92
2 4.76 4.78 4.78 4.78
3 5.38 5.38 5.4 5.39
4 5.45 5.45 5.46 5.45
4 对比分析
根据静载试验的布载形式和荷载横向分布影响线值，分别计算得出刚接板梁法和刚性横梁法的横向分布系数，并与实测挠度得到的横向分布系数进行对比，结果见表5和图3。
表5 偏载工况次边跨跨中横向分布系数表
主梁编号 荷载横向分布系数
试验实测值 刚接板梁法 刚性横梁法
1 0.201 0.216 0.221
2 0.245 0.244 0.240
3 0.276 0.266 0.259
4 0.279 0.275 0.280
图3 偏载工况次边跨跨中横向分布系数曲线
从表5和图3可以看出，与实测挠度得到的荷载横向分布系数相比，刚接板梁法计算的理论误差范围为-3.6%~7.7%，刚性横梁法计算的理论误差范围为-6.3%~9.4%。相对于刚性横梁法，刚接板梁法计算的荷载横向分布系数与实测值更为接近。刚性横梁法计算的荷载横向分布系数，边梁偏大，中梁偏小。
5 结语
根据不同方法得到的荷载横向分布系数对比结果，建议如下：
（1）装配式小箱梁的设计计算中，边梁的荷载横向分布系数，建议采用刚性横梁法计算的结果，偏于安全；中梁的荷载横向分布系数，则建议采用刚接板梁法计算的结果，偏于安全且更接近实际。
（2）装配式小箱梁的成桥性能研究中，如荷载试验等，建议采用刚接板梁法计算各主梁的荷载横向分布系数，更接近桥梁的实际情况。
参考文献：
[1] 姚玲森. 桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，1988:145-151.
[2] 范立础. 桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2001:225-271.
[3] 李国豪. 公路桥梁荷载横向分布计算[M]. 北京：人民交通出版社，1987:1-87.
关键词：装配式小箱梁，荷载横向分布，刚接板梁法，刚性横梁法，静载试验
中图分类号：TL329文献标识码： A
对于中小跨径的市政、公路桥梁，多采用T梁、空心板和小箱梁等结构形式。相对于T梁和空心板，小箱梁的混凝土、普通钢筋和预应力钢绞线用量更少，更为经济。此外，小箱梁通常采用工厂预制、现场吊装的施工方法，具有施工快速、对环境影响小等优点。因此，在近年的桥梁建设中，装配式小箱梁得到越来越多的应用。
装配式小箱梁跨中荷载横向分布系数的计算，最常用的方法是刚性横梁法和刚接板梁法。目前对于这两种方法的研究，大多是采用空间有限元法与该两种方法进行对比，得到有用的结论，但缺乏试验验证。本文通过对某座实桥进行静载试验，将理论值与实测值进行对比，找出合理的横向分布计算方法。
1 工程概况
该工程为高速公路上的一座大桥，上部结构为5×30m的简支转连续预应力混凝土小箱梁，梁高均为1.6m，采用C50砼；设计荷载为公路-Ⅰ级。桥面布置为0.5m（防撞护栏）+11.5（行车道）+0.5m（防撞护栏）=12.5m。桥梁横断面如图1所示，主梁截面特性见表1。
图1 桥梁横断面图（单位：cm）
表1 主梁截面特性
参数 抗弯惯矩（m4） 抗扭惯矩（m4） 宽度（m）
边梁 0.379 0.441 3.183
中梁 0.381 0.444 3.067
2 理论计算方法
分别采用刚接板梁法和刚性横梁法得到各片主梁的荷载横向分布影响线，然后根据车辆布载形式得到各片主梁的荷载横向分布系数。两种方法得到的横向分布影响线分别见表2和表3.
表2 荷载横向分布影响线竖标（刚接板梁法）
坐标（m） 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁
0 0.411 0.264 0.182 0.142
1.654 0.375 0.277 0.195 0.153
3.183 0.329 0.29 0.213 0.168
4.72 0.276 0.288 0.242 0.195
6.249 0.228 0.272 0.272 0.228
7.786 0.195 0.242 0.288 0.276
9.315 0.168 0.213 0.29 0.329
10.843 0.153 0.195 0.277 0.375
12.500 0.142 0.182 0.264 0.411
表3 荷载横向分布影响线竖标（刚性横梁法）
坐标（m） 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁
0 0.359 0.285 0.214 0.142
3.066 0.286 0.261 0.238 0.214
6.132 0.214 0.238 0.261 0.286
9.198 0.142 0.214 0.285 0.359
3 静载试验方法
静载试验共用6辆载重30t的三轴卡车，通过对次边跨跨中挠度最不利位置进行偏载加载，测量试验荷载下次边跨跨中的挠度，得到各片小箱梁跨中的横向分布系数。
静载试验的车辆加载横桥向布置如图2所示。
图2 车辆加载横桥向布置示意图（单位：cm）
静载试验得到的次边跨跨中挠度实测值见表4。
表4 偏载工况次边跨跨中挠度实测值
梁号 实测值（mm） 平均值（mm）
① ② ③
1 3.92 3.93 3.93 3.92
2 4.76 4.78 4.78 4.78
3 5.38 5.38 5.4 5.39
4 5.45 5.45 5.46 5.45
4 对比分析
根据静载试验的布载形式和荷载横向分布影响线值，分别计算得出刚接板梁法和刚性横梁法的横向分布系数，并与实测挠度得到的横向分布系数进行对比，结果见表5和图3。
表5 偏载工况次边跨跨中横向分布系数表
主梁编号 荷载横向分布系数
试验实测值 刚接板梁法 刚性横梁法
1 0.201 0.216 0.221
2 0.245 0.244 0.240
3 0.276 0.266 0.259
4 0.279 0.275 0.280
图3 偏载工况次边跨跨中横向分布系数曲线
从表5和图3可以看出，与实测挠度得到的荷载横向分布系数相比，刚接板梁法计算的理论误差范围为-3.6%~7.7%，刚性横梁法计算的理论误差范围为-6.3%~9.4%。相对于刚性横梁法，刚接板梁法计算的荷载横向分布系数与实测值更为接近。刚性横梁法计算的荷载横向分布系数，边梁偏大，中梁偏小。
5 结语
根据不同方法得到的荷载横向分布系数对比结果，建议如下：
（1）装配式小箱梁的设计计算中，边梁的荷载横向分布系数，建议采用刚性横梁法计算的结果，偏于安全；中梁的荷载横向分布系数，则建议采用刚接板梁法计算的结果，偏于安全且更接近实际。
（2）装配式小箱梁的成桥性能研究中，如荷载试验等，建议采用刚接板梁法计算各主梁的荷载横向分布系数，更接近桥梁的实际情况。
参考文献：
[1] 姚玲森. 桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，1988:145-151.
[2] 范立础. 桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2001:225-271.
[3] 李国豪. 公路桥梁荷载横向分布计算[M]. 北京：人民交通出版社，1987:1-87.