铰接板法中引桥空心板长度、高度对横向分布系数影响的理论探讨研

摘 要：引桥空心板的各结构尺寸对荷载横向分布的影响不同，实际设计中对这些因素的影响缺乏系统的研究。

笔者通过选取不同结构尺寸（空心板长度、高度）条件，来对铰接板法引桥横向影响线及分配系数进行计算，再进行对比分析，期望对今后工程设计提供一定的参考。

毕业论文网 　　关键词：空心板 铰接板法 影响线 横向分布系数 Python 尺寸 　　1.前言 　　在码头引桥上部结构中，普遍采用空心板结构。

对于空心板结构尺寸，交通部空心板标准图直接为设计人员提供了若干尺寸进行参考。

而在对结构进行优化设计时，改变空心板结构尺寸后，如果按照常用的方法（手动计算截面特性→查表或输入桥梁设计软件）则较为繁琐。

为此，笔者通过使用Python语言编写空心板铰接板法横向分配影响线及影响系数计算程序，并选取空心板长度、高度为变量来进行研究，以期对今后的类似设计提供参考，提高结构选型的经济性。

2.项目概况 　　某码头引桥宽度为9m（横向布置9块空心板，预应力空心板长度16m，宽度1m，高度0.75m），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。

3.横向分布影响线及影响系数计算 　　3.1铰接板法计算原理 　　对于用现浇混凝土纵向企口缝连结的装配式板桥以及仅在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连结的无中间横隔梁的装配式桥，由于块件间横向具有一定的连结构造，但其连结刚性又很薄弱，这类结构的受力状态实际接近于数根并列而相互间横向铰接的狭长板（梁），在竖向荷载作用下假定结合缝内只传递竖向剪力。

对于横向由n块板组成的桥梁断面，共有（n—1）个未知铰接力，将每一铰缝切开形成基本体系，利用两相邻板块在铰接缝处的竖向相对位移为零的变形协调条件，就可解出全部铰接力峰值。

每块板两侧的铰接力之差也就是单位荷载作用下分配到该板的竖向荷载值，在坐标系中连接这些荷载值即得到该板的荷载横向影响线。

3.2计算假设 　　以预应力空心板中板的断面尺寸为基础，同时设置以下条件： 　　（1）空心板施工工艺采用先张法，混凝土强度等级为C50； 　　（2）空心板采用简支方式搁置于横梁上，空心板之间采用铰接形式连接； 　　（3）采用《港口工程荷载规范》（JTS144—1—2010）69页表C.0.29中Tr—40集装箱拖挂车荷载，横向1辆布置； 　　在以上条件下，选取空心板长度L和高度H来进行理论探讨研究。

讨论的情况如下： 　　（1）仅空心板长度变化：L∈（10m，12m...24m）。

其余尺寸：B=1.0m，H=0.75m，W=12.0m（“∈”表示其前面的变量依次取其后面序列的值来进行计算，下同）； 　　（2）仅空心板高度变化：H∈（0.7 5m，0.80m，0.85m，0.90m，0.95m，1.00m，1.05m，1.10m，1.15m， 1.20m）。

其余尺寸：B=1.0m，W=12.0m，L=16.0m； 　　（3）按照（1）～（2）的条件分别计算引桥横向分布影响线及Tr—40集装箱拖挂车在第一块板上的分布系数。

3.3计算结果及分析 　　按照3.1中的情况计算，边板横向分布影响线（η，下同）的结果详见图1、图2，横向分布系数（p，下同）的结果详见图3： 　　根据数据结果，分析如下： 　　（1）板长L、板高H与η关系 　　板长L增大时，η的分布更加均匀；板高H增大时，η形状变陡峭，力的分布更集中于边板。

（2）板长L～横向分布系数p关系 　　L增大时p减小，且其减小的幅度逐渐减小。

L每增加1m，p减少6.05%～2.36%。

L2（影响均布荷载q下的弯矩设计值：qL2/8）增加30.6%～8.9%，荷载弯矩效应值增大明显，很快就会超过截面抗弯承载能力。

（3）板高H～p横向分布系数关系 　　H增大时p增大，两者呈线性关系，见表1。

H每增大0.05m，p增大1.3%～1.2%，空心板截面积增大3.9%～3.0%，截面抗弯承载能力增大8.2%～5.0%（假设截面有效高度为H—0.141m）。

考虑到自重荷载分项系数为1.2、车辆荷载分项系数为1.4、车辆荷载冲击系数为1.3，p的增大不会引起车辆弯矩效应的明显增大。

且当抗弯承载能力大于设计弯矩时，H的增大引起截面抗弯能力的增加值大于内力的增大值，截面抗弯能力富裕值提升明显。

总体来说，桥长L增加时，便会有更多的结构来分担荷载，影响线越平缓，但荷载弯矩效应显著增大，工程中应着重控制L长度。

空心板高度增加时，板的刚度增大，影响线分布越集中（对于本文，影响线越集中于边板），但空心板抗弯承载能力得到显著提高。

在优化桥梁尺寸时，应先优化板长L、后优化板高H，控制空心板长度不至太长、空心板高度适中，再综合考虑板自重及外荷载的情况，对板内力及结构进行详细计算，综合考虑调整各参数。

4.结语 　　空心板的长度L、宽度B对桥梁横向分布影响线及分布系数均有影响，但影响的程度均不相同。

具体体现在以下几个方面： 　　（1）L增大时，η的分布更加均匀；H增大时，η形状变陡峭，力的分布更集中于板的位置； 　　（2）L增大使荷载横向分布更均匀，但荷载弯矩效应显著增大，工程中应着重控制L长度。

（3）H增大能显著提高板承担外荷载的能力； 　　参考文献： 　　[1]姚玲森，程翔云.钢筋混凝土梁桥[M].北京：人民交通出版社，1982. 　　[2]李国豪，石洞.公路桥梁荷载横向分布计算[M].北京：人民交通出版社，1987. 　　[3]?东煌，田仲初，李学文.桥梁结构电算程序设计[M].湖南：湖南大学出版社，1999. 　　[4]JTS 167—1—2010，高桩码头设计与施工规范[S].