探析汽车荷载布载与取值在简支梁桥桥台中的计算

探析汽车荷载布载与取值在简支梁桥桥台中的计算

尤建男

尤建男

（济南华鲁中交公路设计有限公司，山东，济南，250101）

【摘要】公路桥涵工程项目在施工开始之前必须进行的一项工序是公路桥涵设计，只有合理的设计施工方案，工程项目才具有安全合理性的首要保障。文章对梁桥桥台计算过程中汽车荷载、各种布载方式及其取值作相应的分析计算，提出计算方法，并对可能的结果进行分析比较，总结了在实施各种不同的布载方式下的安全合理性，最后提出了在现行的相关规范下，针对简支梁桥桥台进行各项计算其控制不在以及荷载取值的合理方式及相关建议。

【关键词】简支梁桥；桥台计算；汽车荷载；布载方式

一、桥台计算布载方式

在桥台计算的过程中，通常来讲需要对三种不同的布载情况进行充分考虑，分别是：台后布载、桥上无载；桥上布载、台后无载；桥上、台后都布载。根据04规范中的规定，前两种情况下的荷载取值过程中都比较简单，在只有台后布载的情况下，进行桥台的土压力计算，按照规范应当采用车辆荷载，这一布载方式的优点是可以消除由于台后的加载长度受到限制而导致车道荷载产生的作用效应较小；在只有桥上布载情况下，则是进行桥梁的整体计算，此时应当采用规范中的车道荷载。在桥上及台后都进行布载时，则需要从两方面进行考虑，分别是：台前台后都采用车道荷载，其集中力则可布在其支座位置处或是台后；桥上采用车道荷载而台后则采用车辆荷载。针对这一布载方式，若是台后布载则采用车辆荷载的方式，若是桥上布载则采用不加集中荷载车道荷载等方式，其中，车道荷载忽略集中力的影响是为了出现重车两次计算的问题。

二、计算结果对比

2.1桥梁跨径的变化

文章采用简支梁桥的薄壁U形台为计算实例，根据04规范及89规范，通过上文所述不同规范的布载方式计算进行对比，分别分析不同布载方式合理性。为了对比结果更具合理性，在计算之前忽略桥台的细部尺寸产生的影响，并假设桥台的尺寸大小不会受到跨径变化的影响。在计算过程中，采用桥台的全宽为8米，承台下桩基双排，每排为2根，支座的中心线以及桥台的中心线相重合，其他的计算用值可以根据实际的设计情况来取相对应的适当值。对于跨径6m-50m的简支梁桥，分别进行上述三种不同布载情况的计算，取桩顶受力情况最不利的情况进行对比。不同的布载方式及计算结果如图1及表1所示。

通过表1可见，若按照情况A的布载方式其计算结果同89规范中的计算结果相差较小，而16m，20m两类跨径桥梁的作用力都偏小，其他跨径的作用力都比89规范中计算结果更大，最大的差值达到了2.5%；在B布载情况中的第一种情况下，桩顶的竖向力其计算结果较小，第二种情况下，计算结果较大，在跨径为50m时，两者之间插值达到4.3%，随着跨径逐渐减小，结果的插值逐渐增大，最大差值达到7.3%。在一定范围中，桩身配筋过程可以通过桩顶弯矩及最小竖向力之间比值，即偏心距来进行衡量。通过对比计算结果，可以看出，只有台后布载的情况下，桩所受力其偏心距最大。

2.2桥台高度的变化

假设桥梁的跨径为20米，则可按照和上述方式相同的布载方式，并通过对不同桥台高度的计算来进行，由于不同的布载方式会对桩顶受到的最大竖向力和最大偏心距产生影响，且影响效果较大。通过计算结果可以得出结论，在桥台的高度产生变化时，上述布载方式A情况中，桩顶受到的最大竖向力同89规范中汽-超20级作用时的计算值最接近，当桥台高度相对较小的情况下，前者结果值又比后者稍小，随着桥台不断增高，前者值则逐渐大于后者所得的结果值。由结果还可知，重车作用效应相对较小，而车道荷载所引起偏心距更大，在桥台的不同高度下，和挂-120级作用相比较，其值大着0.4%-0.9%。

2.3结果分析总结

通过不同的规范作用和采用不同的布载方式，可以得出不同规范所得的不同计算结果存在的偏差。在计算桩顶的最大竖向力时，布载情况A（情况A为桥上及台后都采用车道荷载且集中荷载是作用在桥台支座处的布载方式）是最为不利的，该情况下的计算值基本上能够将汽-超20级的计算值包络；在只有台后布载时，桩顶的最大偏心距是最大的，在计算过程中，对于只有一个车道或是两个车道的桥梁，应当按照台后布载且有集中力车道荷载来进行加载较为妥当，若是对于两个车道以上的桥梁，则台后应当使用重车加载较为合理，这是因为在这一情况下，其布载情况同89规范中汽-超20级是相同的。

三、结语

通过计算结果分析比较，根据最大竖向力及最大偏心距等结果值，可以得出在不同的布载情况下，应当采取何种汽车荷载步载方式及取值较为合理。其中应当注重以下两个方面的内容：首先，在进行简支梁桥桥台计算的过程中，基础承载力应当由桥上、台后均布载的计算结果来进行控制，在这种情况下，布载应当采用车道荷载且集中力作用在桥台制作位置的方式，是较为合理的，其中，集中力应当按照规范中的相关规定取值并乘以1.2的系数；另外，对于基础进行配筋设计及计算的过程中，通常采用桥上、台后均布载的方式其计算结果来进行控制，计算过程中，应当采用只有后台布载的情况下结果来对所得结果进行符合，确保桩身处于最大偏心时能够满足设计所需的要求。在对结果进行复核过程中，针对单车道或是双车道桥梁，为了保证合理性，则应当采用车道荷载加载；针对多个车道则应当采用重车加载来保障其合理性。

参考文献：

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