分体式箱梁桥荷载横向分布系数的设计计算方法
梁式桥荷载横向分布计算方法概要
梁式桥荷载横向分布计算方法概要湾区(广东)建筑装配科技有限公司广东东莞 523000摘要：对于桥梁这种空间体系的结构，设计者想要了解某根主梁所分担的最不利荷载，是一个比较重要和复杂的问题，一直以来都受到各学者的研究，荷载横向分布计算成为桥梁学科百花齐放的局面，采用空间立体计算还是简化成平面杆系来分析，是各理论的两个基本点。
本文介绍了荷载横向分布系数的定义，然后选取了几种荷载横向分布计算方法做了概述，介绍了其基本原理和适用条件。
关键词：梁氏桥；横向分布系数；横向分布影响线；荷载横向分布计算1、引言我们若想要知道桥梁某个截面的最大内力时，先要确定某个截面的纵向影响线，把纵向影响线确定之后，荷载在截面横向哪个位置时最大的，在各梁的分配占比问题需要横向分布影响线来分析确定[1]。
a)在梁式桥上 b)在单梁上图1 荷载作用下的内力计算由于梁式桥的构造设计、施工工艺、截面类型等不同，使得梁式桥的横向联结方式大不相同，选择相对应的荷载横向分布计算方法，才能使荷载横向分布计算方法能更准确[2]。
以下介绍梁式桥几种常用的横向分布影响线的计算方法。
2、简支梁荷载横向分布计算方法概要2.1杠杆原理法（1）计算原理把端横隔梁视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁或者悬臂梁，简化了实际设计中的计算，以支反力作为分析的依据[3]。
（2）适用条件1）分析支点附近截面处的荷载横向分布问题；2）计算双主梁的横向分布系数；3）适用于横向联系较弱的多梁式桥梁。
2.2偏心压力法（1）计算原理把横隔梁视作刚性极大的梁，通过力的平衡关系导出的偏压法的普遍公式，其基本假定为：1）在汽车荷载这个因各种体系不同而变化的变量，横隔梁仅发生刚体位移；2）忽略主梁的抗扭刚度，不计入扭矩抵抗汽车荷载的影响。
以下介绍在单位荷载作用下，各主梁所承担的力的简要推导。
单位荷载桥梁上呈偏载作用时，可将荷载进行分解，以此来分开分析。
分解为中心荷载和偏心力矩（e为偏心距），不考虑截面因扭转产生的抗扭矩。
桥宽12.5米单箱单室框架分析横向分布系数计算(1)
箱梁横向分布调整系数计算一、计算参数车轮着地长度a1=0.2m 宽度b1=0.6m一辆重车纵向长度d0=3+1.4+7+1.4=12.8m铺装层厚度h=0.18m板厚t=0.25m取板的计算跨径l=7.1m二、支点荷载分布宽度计算:1、车轮在板的跨中处时：汽车(取重车的轴重140KN的两排轮子)(1).取板的跨径7.1米：a=a1+2h+L/3=0.2+0.18*2+7.1/3=2.927m＜2/3L=2/3*7.1=4.73ma1＝4.73m>1.4m 需考虑车轮分布有重叠a=a1+2h+d+L/3=0.2+0.18*2+1.4+7.1/3=4.32m<2/3L+d=2/3*7.1+1.4=6.13m取a1＝6.13m2、车轮在顶板的支承处时：a=a1+2h+t=0.2+0.18*2+0.25=0.81m3、车轮在顶板的支承附近时，距支点的距离为x时a=a1+2h+t+2x=0.2+0.18*2+0.25+2x =(0.81+2x)m 4、车轮在悬臂板的支承附近时，当c值不大于2.5m时： a=a1+2h+2c=0.2+0.18*2+2*（0.18+x）=(0.92+2x)m 荷载分布宽度图示：三、折线横向分布系数计算：1、板跨中处（1）q11*a=P，则：q11=P/a=140*2/2/6.13=22.82、板跨中距支点x处（1）0.81+2x=2*7.1/3=4.73时，x=1.96q11*a=P，则：q11=P/a=140*2/2/6.13=22.83、板跨中距支点0.275m处，分布宽度开始重叠（0.81+2x=1.4时，x=0.295）q2*a=P，则：q2=P/a=140/2/1.4=504、板支承处q3*a=P，则：q3=P/a=140/2/0.81=86.425、悬臂板根部，q4*a=P，则：q4=P/a=140/2/0.92=76.16、悬臂板距支点0.24米处，分布宽度开始有重叠（0.92+2x=1.4时，x=0.24）q5*a=P，则：q5=P/a=140/2/1.4=507、悬臂板距支点的距离为1.25米处时a=a1+2h +2c=0.92+2*1.25 =3.42 ma＝3.42m>1.4m 需考虑车轮分布有重叠a＝3.42+1.4=4.82m则：q6=P/a=140*2/2/4.82=29.05汽车加载有效区域 1 11.5 分布系数。
桥梁荷载横向分布系数计算方法
桥梁荷载横向分布系数计算方法桥梁是交通系统中重要的基础设施，承载着大量的车辆和行人荷载。
桥梁荷载横向分布系数的计算对于桥梁设计和施工具有重要意义。
本文将详细介绍桥梁荷载横向分布系数的计算方法，包括计算原理、步骤和注意事项，并通过具体算例进行分析和说明。
桥梁荷载是指作用在桥梁上的各种力量，包括车辆荷载、人群荷载、风荷载等。
横向分布系数是用来描述桥梁荷载在桥面横向分布的系数，其大小与桥梁的形状、结构形式等因素有关。
桥梁荷载横向分布系数的计算是桥梁设计的重要环节，也是施工过程中的关键步骤。
计算桥梁荷载横向分布系数的方法可以分为理论计算和数值模拟两种。
理论计算方法包括集中力作用下的横向分布系数计算和均布力作用下的横向分布系数计算。
数值模拟方法则是利用计算机进行模拟分析，得到更精确的横向分布系数。
根据集中荷载作用下的弯矩和剪力，计算横向分布系数。
根据车道均布荷载的弯矩和剪力，计算横向分布系数。
数值模拟方法可以利用有限元软件进行模拟分析，得到更精确的横向分布系数。
具体步骤如下：通过对模型的应力、应变等进行分析，得出横向分布系数。
下面通过一个简单的算例来说明桥梁荷载横向分布系数的计算方法。
该桥梁为简支梁结构，跨度为20米，桥面宽度为10米。
车辆荷载为50吨的重车，速度为20公里/小时，作用在桥上长度为10米。
通过集中力作用下的横向分布系数计算方法，来计算该桥梁的横向分布系数。
计算桥梁单位长度的自重为5吨/米。
然后，确定车辆荷载的大小为50吨，位置为桥面中心线偏左1米处。
根据车辆荷载作用下的弯矩和剪力，可以得出横向分布系数为67。
根据横向分布系数的定义可知，该桥梁在车辆荷载作用下的横向分布系数为67。
桥梁荷载横向分布系数的计算是桥梁设计和施工中的重要环节，对于保证桥梁的安全性和正常使用具有重要意义。
本文详细介绍了桥梁荷载横向分布系数的计算方法，包括计算原理、步骤和注意事项，并通过具体算例进行了分析和说明。
随着计算机技术和数值模拟方法的发展，未来的研究方向将更加倾向于开发更加精确、便捷的计算方法和模型，以便更好地应用于实际工程中。
13桥梁荷载横向分布系数计算方法
１模态参数法
模态参数是指桥梁结构计算模态的同有频率、
振刑以及模态质量等参数。模态参数法与其他方法
不同之处在于荷载横向分布影响线是由这砦模态参 数计算出来的。应用此方法时，首先通过模态参数
计算模态柔度∽］，此处模态柔度的物理意义为单他
荷载作用下，各片梁发乍的挠度；其次根据模态柔 度，提取各片梁在跨中位置的变形值，根据变形值和
万方数据
第１期
刘 华，等：桥梁荷载横向分布系数计算方法
６３
型的计算方法有刚（铰）接梁法、ＧＭ法、修正偏压法 等，这些计算理论都有其独到之处和适用范围，同 时，其（杠杆原理法除外）理论根据都是以主梁挠度 横向分布规律来确定荷载横向分布。同样是依据于 这一理沦根据，模态参数法的主要工作就是确定外 荷载作用下横向各片梁之间挠度的比值关系，从而 计算出荷载横向分布系数［１。２Ｊ。
式中：９ｉ为第ｉ个模态振型；ｃ。为模态系数，即第ｉ 个模态振型对第Ｊ个柔度的贡献。
在时问ｔ时的位移向量也可以通过模态振型表 示为Ｌ６’８１
Ｈ（ｆ）＝ｑｌ（￡）９１＋ｑｚ（ｆ）９２＋…＋ｑｐ（ｆ）妒。一面·Ｑ（￡）（６） 式中：ｑ，（￡）为结构的广义坐标，即在时ｆｎＪ ｔ时第ｉ模
态对佗移的贡献系数；ＰＸＰ阶模态振型矩阵咖的
４００ ＩＴＩＩＴＩ，桥面板厚度为６ ｍｍ，丰梁肋尺寸１０ ｍｍ× ４４ ｍｍ，横梁肋尺寸为１０ ｍｍ×３３ ｍｍ，见【冬Ｉ ３。有 端横梁，中问分３种情况：无内横梁，仪有１根跨巾 横梁，有３根内横梁在跨中央和四分点１１０Ｊ。
（ａ）荷载作用模式
旺二ＥＩ习习莎 （ｂ）各梁的变形及荷载分配 （ｃ）荷载横向分布影响线 圈２跨中荷载横向影响线 Ｆｉｇ．２ Ｍｉｄｄｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ’ｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｌｉｎｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ Ｉｏａｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
桥梁工程荷载横向分布计算简介
•由于跨中截面车轮加载值占总荷载的绝大多 数, 近似认为其它截面的横向分布系数与跨中 相同 •对于剪力
从影响线看跨中与支点均占较大比例 从影响面看近似影响面与实际情况相差较大
计算剪力时横向分布沿桥纵向的变化
与铰接板、梁的区别: 未知数增加一倍, 力法方程数增加一倍
5 .铰接板桥计算m举例:
如图所示，l＝12.60m的铰接空心板桥横截面布置。 桥面净空为净－7＋2x0.75m人行道。全桥由9块预应力混凝 土空心板组成，欲求1、3.5号板的公路-I级和人群荷载作用 的跨中横向分布系数？
分析: 荷载横向分布影响线竖标值与刚度参数γ ，板 块数n以及荷载作用位置有关。 5.8 I (b)2
4.目前常用的荷载横向分布计算方法： （1）梁格系模型
①杠杆原理法
②偏心压力法
③横向铰接梁（板）法
④ 横向刚接梁法 （2）平板模型——比拟正交异性板法（简称G—M法） 各计算方法的共同点: （1）横向分布计算得m （2）按单梁求主梁活载内力值
二、杠杆原理法 （一）计算原理 1.基本假定：
忽略主梁间横向结构的联系作用，假设桥面 板在主梁上断开，当作沿横向支承在主梁上的简 支梁或悬臂梁来考虑。
荷载横向分布计算
一、概述
荷载: 恒载: 均布荷载（比重×截面积）
活载: 荷载横向分布
1.活载作用下，梁式桥内力计算特点：
（1）单梁 （平面问题）
P
S=P·η1（x）
x
L/4
1
（2）梁式板桥或由多片主梁组成的梁桥（空间问题）: S＝Ｐ·η（x，ｙ） 实际中广泛使用方法: 将空间问题转化成平面问题
S P (x, y) P 2 (y) 1(x)
为求1号梁的荷载 假设: a、P＝1作用于1号梁梁轴， 跨中，偏心距为e； b、 各主梁惯性矩Ii不相等； c、横隔梁刚度无穷大。 则由刚体力学: 偏心力P=1 <====> 中心荷载 P=1+偏心力矩M=1·e
荷载横向分布系数的计算杠杆法
(
y
)
：单位荷载沿横向作用在不同位置时，对某梁所分配旳荷载 比值变化曲线，也称为对于某梁旳荷载横向分布影响线。
一、概述
P3 P3 22
P2 P2 22 P1 P1 22
x
m3 P3
m1P1
m2 P2 K
问题？
计算 3 号梁 k 点截面内力。
123 45
y
3
S P 2(y)1 (x) P'1(x) P' P 2 ( y)
1
160
2
160
3
160
4
160
5
105
表 各根主梁旳荷载横向分布系数
梁号
m0q
m0r
1、5号梁
0.438
1.422
2、4号梁
0.5
0
3号梁
0.594
0
二、杠杆原理法 The End
疑问？
（1）把空间问题转化为平面问题：近似处理措施。近似处理旳实质是什 么？
实质：在一定旳误差范围内，谋求一种近似旳内力影响面替代精 确旳内力影响面。
的荷载横向影响线坐标。
1
2号梁
图 杠杆原理法计算横向分布系数
假定荷载横向分布影响线旳坐 标为η ，车辆荷载轴重为 Pq ，轮重为 Pq/2，按最不利情 况布载，则分布到某主梁旳最 大荷载为：
则P'汽max车荷载P2横向 分(布12 系数 )为 P：
人群荷载横向分布系数为：
1
m0q 2
q
m0r r
一、概述
梁桥由承重构造（主梁）及传力构造（横梁、桥面板）两大部分构成。多 片主梁依托横梁和桥面板连成空间整体构造。 主梁内力：与桥梁横截面形式、荷载类型、荷载作用位置有关。 精确旳空间构造分析措施：有限元理论
关于新规范横向分布系数以及偏载系数的计算
关于新规范横向分布系数以及偏载系数的计算关于新规范横向分布系数以及偏载系数的计算关于横向分布调整系数：一、进行桥梁的纵向计算时：a) 汽车荷载○1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构其分布调整系数就是其所承受的汽车总列数，考虑纵横向折减、偏载后的修正值。
例如，对于一个跨度为230米的桥面4车道的整体箱梁验算时，其横向分布系数应为4 x 0.67（四车道的横向折减系数）x 1.15（经计算而得的偏载系数）x0.97（大跨径的纵向折减系数）= 2.990。
汽车的横向分布系数已经包含了汽车车道数的影响。
○2多片梁取一片梁计算时按桥工书中的几种算法计算即可，也可用程序自带的横向分布计算工具来算。
计算时中梁边梁分别建模计算，中梁取横向分布系数最大的那片中梁来建模计算。
b) 人群荷载○1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构人群集度，人行道宽度，公路荷载填所建模型的人行道总宽度，横向分布系数填1 即可。
因为在桥博中人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。
城市荷载填所建模型的单侧人行道宽度，若为双侧人行道且宽度相等，横向分布系数填2，因为城市荷载的人群集度要根据人行道宽度计算。
○2多片梁取一片梁计算时人群集度按实际的填写，横向分布调整系数按求得的横向分布系数填写，一般算横向分布时，人行道宽度已经考虑了，所以人行道宽度填1。
c) 满人荷载○1对于整体箱梁、整体板梁等整体结构满人宽度填所建模型扣除所有护栏的宽度，横向分布调整系数填1。
与人群荷载不同，城市荷载不对满人的人群集度折减。
○2多片梁取一片梁计算时满人宽度填1，横向分布调整系数填求得的。
注：1、由于最终效应：人群效应= 人群集度x人行道宽度x人群横向分布调整系数。
满人效应= 人群集度x满人总宽度x满人横向分布调整系数。
所以，关于两项的一些参数，也并非一定按上述要求填写，只要保证几项参数乘积不变，也可按其他方式填写。
2 、新规范对满人、特载、特列没作要求。
混凝土分离式箱梁桥荷载横向分配系数
一、简介城市桥梁一般桥面较宽，荷载空间作用效应明显。
荷载横向分配系数是设计时必须考虑的一个很重要的参数。
当桥梁工程师们进行桥梁设计时不可能对每一座桥梁都去进行空间分析，于是能不能只作平面计算就可以代替空间计算成了桥梁设计者们最关心的问题，基于这一目的，我们可以用活载的横向分配系数将二者联系起来。
参考美国AASHTO规范，可以这样定义荷载横向分配系数：通过空间有限元程序求出结构共同作用时每片主梁上的效应（包括正应力、负应力、剪力和挠度）除以理想化简支梁模型上的效应。
本文就针对城—A级标准荷载对27座分离式简支箱梁桥通过跨度、分离式箱体的数目、车道数等几个参数的变化来进行数值模拟，对不同设计参数的桥梁进行仿真分析，得出结构的最不利内力和位移。
二、参数研究图1表示的是当分离式箱体个数为3时的横截面图，当分离式箱体个数为2或大于3时依此类推。
以往的研究表明，改变混凝土顶、底板及腹板厚度和桥梁高跨比对正应力、挠度和剪力的分配系数产生的影响很小。
因此，在本文中选取以下参数：车道数目、分离式箱体个数和跨度。
对于参数的研究，我们假设如下：（1）混凝土为匀质弹性，符合迭加原理；（2）在结构受弯矩作用区域的混凝土不开裂。
三、桥梁模型描述本文中所研究的27座分离式简支箱梁桥具有不同的截面尺寸。
在表1中列出了基本横截面的尺寸，所有截面的高跨比为1/20。
在表1桥梁模型一栏中出现的符号所代表的项目如下：L表示车道；数字20，25，30表示跨度，单位为米；b 表示分离式箱体的数目。
例如：4L－25－3b 表示的是有四个车道，跨度25米，分离式箱体的数目示3的简支箱梁桥。
表1中出现的横截面各种符号如图1所示。
在二车道桥梁中，分离式箱体数目为2，梁宽8.5米；三车道桥梁中，分离式箱体数目范围是2－3，梁宽13.2米；四车道桥梁中，分离式箱体数目范围是3－4，梁宽16.8米；六车道桥梁中，分离式箱体数目范围为3－5，梁宽为24m。