荷载横向分布系数

主梁在横向分配到的最大荷载比例

当把单位荷载按横向最不利位置布置在荷载横向影响线上，求得各片主梁分配到的横向荷载的最大值为m，此m。表示主梁在横向分配到的最大荷载比例，即称为荷载横向分布系数。

桥梁荷载横向分布系数计算方法

【摘要】：以主梁挠度横向分布规律来确定桥梁荷载横向分布，考虑了桥梁结构计算模态的固有频率、振型和模态质量，提出了一种适用于各种结构形式桥梁的荷载横向分布系数计算方法，即模态参数法。分别以一座有机玻璃模型试验桥梁和一座公路斜交T型桥梁为算例，介绍了桥梁荷载横向分布系数的计算步骤。计算结果表明：荷载横向分布系数的测量值与计算值最大误差为2.6%，因此，相比于传统的桥梁荷载横向分布系数计算方法，模态参数法减小了对桥梁结构进行分类和假定带来的误差，更具有通用性和准确性。

公路桥梁荷载横向分布系数综述

荷载横向分布系数是指公路车辆荷载在桥梁横向各主梁间分配的百分比。普通简支桥梁中，它和各主梁间的联结方式(铰接或刚接)、有无内横梁(及其数目)、断面的抗弯刚度和抗扭刚度，以及车辆荷载在桥上的位置等有关。它是一个复杂的空间结构问题，在桥梁设计中常简化为平面问题而引用荷载横向分布系数。荷载横向分布系数是在荷载横向分布影响线的基础上按荷载的最不利位置布载，并将荷载位置相应的影响线竖标值求和得到的最后数值结果。

理论计算方法

荷载横向分布理论在梁桥设计中占有重要地位。对公路梁桥荷载横向分布系数的计算方法主要有：梁格法、板系法及梁系法。梁格法又包括偏心压力法、修正偏心压力法、弹性支承连续梁法及广义梁格法；板系法有铰接板 (梁 )法和刚接板 (梁 )法；梁系法有比拟正交异性板法 (G-M法 )。

杠杆原理法

忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁梁肋处断开，而当作沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。杠杆原理法适用于荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布计算。此时，主梁的支承刚度远大于主梁间横向联系的刚度，荷载作用于某处时，基本上由相邻的两片梁分担，并传递给支座，其受力特性与杠杆原理接近。另外，该法也可用于双主梁桥，或横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁。

偏心压力法

基本前提是：其一，在车辆荷载作用下，中间横隔梁可近似地看作一根刚度无穷大的刚性梁，横梁全长呈直线变形；其二，忽略主梁的抗扭刚度，即不计入主梁对横隔梁的抵抗扭矩。用偏心压力法计算荷载横向分布适用于桥上具有可靠的横向连接，且桥的宽跨比B/L小于或接近0.5的情况时(一般称为窄桥)的跨中区域的荷载横向分布影响线。偏心压力法具有概念清楚、公式简明和计算方便等优点。

修正偏心压力法

在偏心压力法的推导中，由于作了横隔梁近似绝对刚性和忽略主梁抗扭刚度的两项假定，这就导致了边梁受力偏大的计算结果。因此，在实用计算中有按偏心压力法求得的边梁最大横向分布系数乘以 0.9进行折减的方法。为了弥补偏心压力的不足，采用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法，引入一个抗扭修正系数β。这一方法既不失偏心压力的优点，又避免了结构偏大的缺陷。因此修正偏心压力法是一个具有较高实用价值的近似方法。

弹性支承连续梁法

这是梁格法的一种。弹性支承连续梁法主要是根据桥梁结构纵横梁刚度(抗弯及抗扭)的比例不同，通过假设横梁为弹性支撑在各纵梁位置的弹性支承连续梁(该弹性支撑的刚度即纵梁抗弯刚度)，按弹性支承连续梁计算出各支撑处的反力即可得到荷载的横向分布。

铰接板梁法

①在竖向荷载作用下，接缝内只传递竖向剪力。

②采用半波正弦荷载来分析跨中荷载横向分布的规律。

刚接板梁法

在铰接板(梁)桥计算理论的基础上，在铰接处补充引入赘余弯矩m，可建立计算横向刚性连接特点的赘余力正则方程。用这一方法来求解各梁荷载横向分布的问题，就称为刚接梁法。对于相邻二片主梁的接合处可以承受弯矩的，或虽然桥面系没有经过构造处理，但没有多片内横箱梁的，或桥面浇筑成一快整体板的桥跨结构，都可以看作是刚接梁系。

比拟正交异性板法

对于由主梁、连续的桥面板和多横隔梁所组成的梁桥，当其宽度与跨度之比值较大时，可将其简化比拟为一块矩形的平板作为弹性薄板，按古典弹性理论来进行分析，即所谓比拟正交异性板法。

广义梁格分析法

广义梁格法不仅考虑主梁的抗扭惯矩，而且充分考虑由于弯扭耦合作用而产生的主梁的实际挠曲变形和扭转变形，同时在计算中也充分地考虑横梁本身的弯曲变形。

双曲拱桥荷载横向分布系数的探讨

双曲拱桥在使用过程中因荷载等级加大，交通量骤增及结构本身原因，不少双曲拱桥已经退役，还有一些桥有望加固处理继续使用，而其横向分布系数随着计算方法和加固措施不同而发生变化。以一实际双曲拱桥为计算模型，重点介绍双曲拱桥横向分布系数计算方法，并对影响荷载横向分布系数的因素进行了研究。通过模型计算探讨了拱肋、横隔板、拱板等对横向分布系数的影响程度。

荷载横向分布系数影响因素分析：

横隔板的影响

模型计算过程考虑横隔板抗弯刚度影响，利用拱波跨度1/6处的横隔板纵断面的抗弯刚度等效为单位长度的矩形板近似计算。进行双曲拱桥旧桥加固设计时，横隔板破损对于主拱肋受力的影响较为显著，应仔细考虑其破损对横隔板刚度的影响。

拱波拱板综合厚度h1的影响

拱波拱板厚度的变化对于荷载横向分布系数的影响不大，对于边拱肋不管拱波拱板厚度是减小还是增大，其荷载横向系数均有增大的趋势，而对于中拱肋则有减小的趋势。这和活载在横桥向的最不利布置一般是车辆荷载偏置有一定的关系。

主拱圈等效厚度的影响

主拱肋等效厚度取值对于横向分布系数的影响不大，这和主拱圈拱板采用波形且厚度沿桥梁横向基本保持不变有一定关系。在旧双曲拱桥加固计算中，对于拱波的缺陷情况对主拱肋受力情况影响不大，可以进行外观缺陷性修补，而不必对其截面进行加强。

拱板与拱肋材料不同的影响

双曲拱桥拱板与拱肋的材料往往不相同，拱肋一般为预制钢筋混凝土，拱板常为现浇混凝土，而且拱板的混凝土等级较拱肋低。

横隔板翼缘有效宽度的影响

横隔板翼缘拱板有效宽度的取值对横向分布系数的影响不大。在双曲拱桥拱肋整体受力计算中可以忽略横隔板翼缘宽度的影响。

荷载横向分布系数分析与梁格分析的比较

在中小跨径的桥梁中，一般采用由多片板梁组成的空间整体结构形式，其截面形式如空心板、T 形截面、箱形截面等。对此类桥梁通常采用 “荷载横向分布系数”这种近似理论计算其结构内力，即将空间整体结构简化为平面杆系模型，方便计算。以有限元理论为主的空间结构仿真分析方法得以实现，而梁格法( 空间杆系) 是空间结构分析各种方法中比较实用有效的一种，其概念简单明确、便于使用。

横向分布系数计算方法简介

在计算由多片板梁组成的桥时，由于多片主梁与横梁、桥面板联成空间结构体系，所以在实际计算中采用简化的荷载横向分布法。

1 弯矩荷载横向分布系数；

2 剪力荷载横向分布系数；

在计算剪力荷载横向分布时，因为其内力影响面在纵、横向没有相似的特征，不能简化地作变量分离，其横向分布系数不能用一个确定值表示，考虑剪力影响线纵横向的变化，计算出其最大效应进行比较。

梁格法建模原理

用梁格法分析由多片主梁组成的空间整体结构，核心问题是梁格划分，即用多条纵向单元来分别模拟多片主梁，并采用多条横向单元来模拟各主梁之间不同横向连接及横隔板设置情况，使之成为一个平面网格。

1) 尽量使梁格重合于受力线。

( 2) 尽量使梁格符合结构内力受力状态。

( 3) 横向构件间距应小于 1 /4 有效跨径，内支点附近需更小间隔。

( 4) 横向和纵向构件的间距必须适当接近。

( 5) 尽量使横向和纵向各构件形心位置与实际形心位置保持一致。