梁端无隔板支撑桥面板有效工作宽度计算

梁端无隔板支撑桥面板有效工作宽度计算

陈维晃 2025.03.15

板在局部分布荷载$p$的作用下，不仅直接承压部分(例如宽度为 $a_2$)的板带参加工作，与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作。因此，在桥面板的计算中，就有一个如何确定板的有效工作宽度的问题。

1.桥面板有效工作宽度

现在考察一块跨径为 $l$，宽度较大的梁式行车道板的受力状态。当荷载以 $a_2 × b_2$ ，的分布面积作用在板上时，板除了沿计算跨径 $x$方向产生挠曲变形 $w$外，在沿垂直于计算跨径的 $y$方向也必然发生挠曲变形 $w_y$。这说明荷载作用下，不仅承压宽度为 $a_2$的板条直接受力，而且邻近的板也参与工作，共同承受车轮荷载所产生的弯矩。

由图可见，跨中弯矩 $m_x$ 的实际图形是呈曲线分布的，在荷载中心处达到最大值，离荷载愈远的板条所承受的弯矩愈小。

如果设想以 $a×m_{xmax}$的矩形来替代此曲线图形，即

$$ a×m_{xmax} = \int m_x dy = M $$

则得弯矩图形的换算宽度为:

$$ a = \frac{M}{m_{xmax}} $$

以上内容来自周水兴老师的《桥梁工程(第2版)》第5章混土简支梁桥。

2.梁端桥面板类型

2.1全高度横隔板T梁

对于装配式T梁等结构，教科书中的算法，针对的是跨中远离隔板位置的计算，对于跨中接近隔板位置的桥面板以及梁端桥面板，因为隔板对桥面板的支撑作用，实际内力将比前者小很多，故一般不做计算。

2.2部分高度横隔板T梁

横隔板在施工过程中存在脱模困难等问题，部分设计院创新性的提出了部分高度横隔板T梁。如下图所示：

该类T梁在设80伸缩缝以及桥面连续的端头位置的桥面板，因缺少隔板支撑，顺桥向受力类似于悬臂梁，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018)》以及教科书上对于板的有效工作宽度的算法并不完全适用。

3.梁端桥面板有效工作宽度计算

3.1国外规范的规定参考

日本组合梁规范中对于梁端桥面板的规定如下：

翻译如下：

与一般截面相比，主梁梁端的桥面板受到的弯矩更大，因为该位置的结构连续性被打断。根据有限元法的分析结果，梁端面板横桥向方向上的弯矩约为一般截面的2倍。另外，安装伸缩缝的梁端位置，由于结构不平整，车辆荷载很容易直接作用在主梁梁端的桥板上。因此，最好用足够刚性的端支架支撑主梁端部的桥面板，因为与其他截面相比，梁端更容易损坏。

3.2有限元法计算梁端有效工作宽度

本节以一个宽度$2.6m$，长度$30.0m$，板厚$18cm$简支板为例，分别在跨中和梁端施加一个车轮荷载，根据车轮荷载效应分析桥面板梁端有效工作宽度。

根据《公路桥涵通用设计规范(JTG D60-2015)》表4.3.1-3 车辆荷载的主要技术指标，中、后轮着地宽度及长度为$60×20cm$，后轴重力标准值为$2×140kN$，单个车轮竖向力标准值为$70kN$。桥面铺装厚度按常规装配式T梁做法，取$10cm$沥青混凝土+$10cm$混凝土现浇层。