（山東科技大學(xué)， 山東 青島 266590）

0 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，由于大型車輛猛增，同時(shí)車輛荷載遠(yuǎn)高于橋梁設(shè)計(jì)荷載，因此不可避免的影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性能，不但大大增加了橋梁養(yǎng)護(hù)維護(hù)費(fèi)用，而且很致命的導(dǎo)致了橋梁垮塌事故，這給社會(huì)造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，所以系統(tǒng)開展對(duì)橋梁限載理論方法的研究已經(jīng)刻不容緩。

下面以13m預(yù)應(yīng)力空心板橋?yàn)槔褬蛄菏┕D作為計(jì)算依據(jù)，應(yīng)用限載分析模型計(jì)算出橫向分布系數(shù)，恒活載比值以及限載值。

1 限載分析方法

根據(jù)橋梁限載簡化分析模型，對(duì)于鋼筋混凝土中、小跨經(jīng)簡支梁橋，若按跨中最大承載能力確定限載取值，可采用恒載 SG和典型限載車輛荷載限值 SQth作為最基本荷載組合形式， 相對(duì)于抗力 R 的結(jié)構(gòu)功能函數(shù)可表示為:

結(jié)構(gòu)的失效概率可表示為:

經(jīng)過以上代換，按式中( 1)和( 2)確定的限載系數(shù)僅與設(shè)計(jì)采用的活橫載比值ρ(=SQk/SGk)有關(guān)，且與恒載效應(yīng)或汽車荷載效應(yīng)的取值無關(guān)，通過上式可得，橋梁的限載取值問題也就轉(zhuǎn)變?yōu)榛顧M載比值ρ與容許效率反算限載系數(shù)的問題。

2 計(jì)算實(shí)例

計(jì)算實(shí)例選擇 2×13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋?yàn)槔?，通過施工圖得到的指標(biāo)為：橋梁汽車荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)，行車道數(shù)為 4，單幅橋板塊數(shù)為 10，預(yù)制板長12.96m，設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)，環(huán)境類別為二類。

（1）恒載內(nèi)力計(jì)算

橋面板橫斷面如圖2，其中混凝土容重為25kN/m3，瀝青混凝土容重為23kN/m3，通過圖2可以計(jì)算出恒載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。

作用位置在支點(diǎn)上時(shí)彎矩值為0，此時(shí)的支點(diǎn)剪力為 139.64KN，作用位置在1/4跨中上時(shí)彎矩值為340.38KN·m，此時(shí)的支點(diǎn)剪力為69.82KN，作用位置在跨中上時(shí)彎矩值為453.84KN·m，此時(shí)的支點(diǎn)剪力為0KN。

圖2 空心板中板橫斷面（單位：cm）

（2）通過圖 3材料尺寸，其受拉、受壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)線性插值法求得:fck=15.38MPa，fck=15.38MPa，鋼筋標(biāo)號(hào)與強(qiáng)度等級(jí)新舊規(guī)范相同，再根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)[50],確定主梁跨中截面抗彎承載能力標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)下圖 3我們可以計(jì)算出跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為1020.88KN·m。

抗力標(biāo)準(zhǔn)值 Mk=fckbx（h0-x/2）+fsk As (h0-as ）=1020.88KN·m

(3)活荷載的計(jì)算 M=(1+u）·ξ·mi·(1/8ql2+Pk·y），可以計(jì)算出活荷載的取值SQk=338.74KN·m。

(4）活載橫向分布系數(shù)采用鉸接法計(jì)算，根據(jù)剛度參數(shù)，《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)—梁橋（上冊(cè)）》第一篇附錄（二）中10塊板的鉸接板橋荷載橫向分布影響線，由γ=0.01和γ=0.02內(nèi)插得到γ=0.0189292時(shí)1號(hào)至5號(hào)板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線，根據(jù)最不利布載原則，計(jì)算出跨中汽車荷載橫向分布系數(shù)，1號(hào)梁 m1汽=（0.1949+0.12125+0.08815+0.06095）/2=0.232，2號(hào)梁 m2汽=（0.18625+0.131+0.09505+0.06595）/2=0.239，3號(hào) 梁 m3汽=（0.1574+0.1455+0.1089+0.0761）/2=0.244，4號(hào) 梁 m4汽=（0.12155+0.1475+0.13165+0.0907）/2=0.246，5號(hào) 梁 m5汽=（0.1037+0.13755+0.13755+0.1037）=0.242。

(5）鋪裝層與構(gòu)件自重效應(yīng)比值

通過圖 1計(jì)算橋面鋪裝恒載集度 g1為 7.75KN/m，構(gòu)件恒載集度 g2為11.23KN/m，則鋪裝層與構(gòu)件自重效應(yīng)比值為0.69。

3 典型車輛的限載值計(jì)算

由設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)的公路—Ⅰ級(jí)橋梁抗力水平為基準(zhǔn)，按限載安全等級(jí)一級(jí)推算與各荷載等級(jí)典型限載車輛模型的限載系數(shù)與限載取值。

（1）由前面推算得，抗力標(biāo)準(zhǔn)值為 Rk*=1020.88KN·m，公路—Ⅰ級(jí)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)SQk為338.74KN·m，則活恒載比值ρ為0.746。

（2）計(jì)算抗力修正系數(shù)k

抗力修正系數(shù)k為Rk*與γoγR（γGSGk+γQSQk)之比，通過上式計(jì)算得出k的取值為 0.889，活恒載比值ρ為 0.746，通過查表得知抗力修正系數(shù)對(duì)應(yīng)的限載系數(shù)1.644。

4 結(jié)論

根據(jù)以上研究，本文以04規(guī)范為基準(zhǔn)，13m預(yù)應(yīng)力空心板施工圖為例，針對(duì)中小跨經(jīng)的簡支梁橋，對(duì)于給出的基本材料性能和尺寸可以確定出活恒載比值，而且橋梁限載系數(shù)與抗力修正系數(shù)呈線性關(guān)系，因此可以通過內(nèi)插法可計(jì)算出不同抗力水平的限載取值。

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