1． 蓋梁計(jì)算理論
1．1計(jì)算依據(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) 》規(guī)定：雙柱式橋墩，當(dāng)蓋梁的剛度與墩柱的線剛度比大于5時(shí)，為簡化計(jì)算可以忽略節(jié)點(diǎn)不均衡彎矩的分配及傳遞，一般可按簡支梁或懸臂梁進(jìn)行計(jì)算和配筋，多柱式的蓋梁可按連續(xù)梁計(jì)算，當(dāng)蓋梁計(jì)算跨徑L與粱高h(yuǎn)之比，簡支梁2.0<L/h≤5.0，連續(xù)粱或剛構(gòu)2.0<L/h≤5.0，應(yīng)按深受彎構(gòu)件計(jì)算；L/h>5.0時(shí)，則按一般構(gòu)件計(jì)算。
1．2內(nèi)力計(jì)算
恒載主要包括上部粱重，橋面鋪裝，防撞墻或人行道及欄桿，路燈，管線及設(shè)備，支座，墊石及蓋梁自重，跨鐵路橋梁還包括橋上防拋網(wǎng)等相關(guān)設(shè)施?；钶d計(jì)算中需考慮的主要丁況有：單列車對稱布置、非對稱布置、雙列車及多列車對稱布置、非對稱布置。最后進(jìn)行車道折減，取計(jì)算最大值。在順橋向活載移動(dòng)情況下，需選取單孔布載和雙孔布載兩種工況，每種工況又相應(yīng)分為單列車和多列車情況，分別計(jì)算出縱向支座活載反力最大值，用于蓋梁的內(nèi)力計(jì)算。然后根據(jù)荷載橫向分配系數(shù)，求出活載作用下各支座反力的最大值，再求出活載作用下蓋梁各控制截面相應(yīng)的內(nèi)力值。最后把上述求得的恒載內(nèi)力及活載最大工況內(nèi)力進(jìn)行組合，以確定蓋粱最終極限內(nèi)力效應(yīng)值。需要說明的是，在蓋梁內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可考慮樁柱支承寬度對削減負(fù)彎矩尖峰的影響。
橋梁通軟件的蓋梁計(jì)算原理同傳統(tǒng)的計(jì)算方法基本一致。對于普通鋼筋混凝土蓋梁可直接采用橋梁通軟件進(jìn)行蓋梁內(nèi)力計(jì)算及構(gòu)件驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁可借助橋梁通軟件獲取蓋梁上支座反力，然后利用其它有限元軟件進(jìn)行受力分析。
2．工程實(shí)例
圖一為黑龍江省新建前進(jìn)鎮(zhèn)至撫遠(yuǎn)鐵路新建工程中，既有306圍道平改立設(shè)計(jì)單幅橋橋墩蓋梁尺寸，蓋梁設(shè)計(jì)斜交角度為30º，主橋正截面寬機(jī)動(dòng)車道寬11m，兩側(cè)分別設(shè)置0.5m防撞墻，全寬12m。上部結(jié)構(gòu)采用9塊20m后張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，蓋梁斜長13.62m．橋上設(shè)計(jì)荷載為公路-I級，上部恒載加載如圖所示，圖中上圖為橋梁通計(jì)算模型，下圖為依據(jù)支座位置加載蓋梁實(shí)際受力模型。
限于篇幅，兩種計(jì)算模式所得彎矩包絡(luò)圖和剪力包絡(luò)圖從略，支點(diǎn)處彎矩考慮橋墩支承寬度對削減負(fù)彎矩尖峰的影響。按照橋梁通計(jì)算模型計(jì)算和實(shí)際受力所得跨中、支點(diǎn)的彎矩和剪力計(jì)算結(jié)果對比見表1。
從表1數(shù)據(jù)可以看出，兩種計(jì)算方法跨中正彎矩和支點(diǎn)負(fù)彎矩相差不大，彎矩差值分別為123KN.M和94KN.M，模型計(jì)算結(jié)果比實(shí)際受力結(jié)果約大6%和4%。造成這種現(xiàn)象的原因是結(jié)構(gòu)上部為奇數(shù)片粱，在計(jì)算模型中，跨中位置有一集中力。而實(shí)際上蓋梁跨中并不直接受力，傳遞集中力的支座對稱蓋梁中心布置，這就使得實(shí)際計(jì)算的彎矩包絡(luò)圖有類似削峰的處理。加載位置的不同使得跨中彎矩值必然要偏離實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，同樣在支點(diǎn)處，因?yàn)閮煞N計(jì)算模型集中力加載位置的不同，車輛偏載加載時(shí)使得每個(gè)支座分配的集中力不一樣，也使得支點(diǎn)處彎矩不一樣，事實(shí)上，如果主梁片數(shù)為偶數(shù)片梁，兩種計(jì)算模式在跨中處都沒有集中力，跨中彎矩在計(jì)算模型和實(shí)際受力中都有類似削峰的處理，兩種結(jié)果計(jì)算所得跨中最大正彎矩會(huì)更加接近。再看剪力，兩個(gè)計(jì)算結(jié)果剪力差值較大，跨中和支點(diǎn)處剪力差值分別為331KN和-425KN，究其原因，也是由于車輛偏載加載時(shí)。在計(jì)算模型中，僅考慮梁與梁之間的橫向分布，而實(shí)際七，偏載時(shí)每片梁上兩個(gè)支座所分配的集中力大小并不一致，這就使得兩種計(jì)算方法所得到剪力的位置和大小都不一樣，也使得剪力計(jì)算結(jié)果差值較大。如果抗剪鋼筋直徑以28mm設(shè)計(jì)，考慮混凝土和箍筋的剪力分配，按照橋梁通計(jì)算模型計(jì)算得到支點(diǎn)處需抗剪鋼筋11 根，而按照實(shí)際受力計(jì)算需抗剪鋼筋13根。抗剪鋼筋差兩根，在蓋梁配筋設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者一般偏于保守留有一定得富余量，使得實(shí)際配筋根數(shù)比計(jì)算結(jié)果要多一些。這就使得配筋結(jié)果滿足實(shí)際受力要求，在結(jié)構(gòu)上也更偏于安全。
結(jié)語
通過以上分析計(jì)算可以得出如下結(jié)論：
(1)蓋梁因其結(jié)構(gòu)的特殊性，其受力情況較復(fù)雜。蓋梁根據(jù)不同的情況，可以以簡支粱、懸臂粱、連續(xù)梁、剛架及深受彎構(gòu)件等結(jié)構(gòu)形式分別進(jìn)行計(jì)算。上部活載加載根據(jù)橫橋向及順橋向的不同，也會(huì)出現(xiàn)不同的荷載組合，使得蓋梁計(jì)算復(fù)雜而繁瑣。對此橋梁設(shè)計(jì)者要有清晰的認(rèn)識(shí)，需正確理解其計(jì)算原理，設(shè)計(jì)者對蓋梁設(shè)計(jì)的掌握，是重要的，也是必須的。
(2)對于一般中小橋梁而育，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)蓋梁，采用橋梁通軟件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足工程實(shí)際需要。分析表明，由于橋梁通軟件計(jì)算模型與實(shí)際受力存在一些不同，因?yàn)橹髁浩瑪?shù)奇偶性的不同及支座受力不一等情況，使得其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有一定差別。整體而言，彎矩計(jì)算，無論是接承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算還是接正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行裂縫配筋，其差值都在允許范圍內(nèi)，可以直接參考其計(jì)算數(shù)據(jù)，剪力計(jì)算結(jié)果差別較大，在抗剪配筋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保守一些，適當(dāng)增加抗剪鋼筋根數(shù)。
【參考文獻(xiàn)】
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