[发明专利]一种单箱多室宽箱梁偏载增大系数快速估算方法

说明书

一种单箱多室宽箱梁偏载增大系数快速估算方法，涉及一种偏载增大系数估算方法。根据桥梁宽度与交通需求，布置横向最不利对称车道荷载，计算其车道数k和腹板数n；考虑腹板间距修正系数η₁，假设单箱多室宽箱梁的腹板间距为b₁，各箱室宽度一致，按理论推导腹板间距修正系数η₁；考虑悬臂宽度修正系数η₂，假设单箱多室宽箱梁的悬臂宽度为b₂，左右悬臂宽度一致，按理论推导悬臂宽度修正系数η₂；根据上述布置与计算得到的腹板数n、车道数k、腹板间距修正系数η₁与悬臂宽度修正系数η₂，按经验公式对单箱多室宽箱梁的偏载增大系数进行计算。可在初步设计中快速得到实际可用的结果，迅速计算出偏载增大系数。

技术领域

本发明涉及一种偏载增大系数估算方法，尤其是一种单箱多室宽箱梁偏载增大系数快速估算方法，属于桥梁荷载计算领域。

背景技术

由于现代道路桥梁建设飞速发展，单箱多室宽箱梁以其良好的整体性、较大的结构刚度与有效满足现代交通需求的优势，在公路与城市桥梁设计中被广泛应用，尤其被应用在大交通流量的公路桥梁中。随着宽箱梁宽跨比增大，偏载大小与偏心距也在增加，偏载效应更为显著。这导致在宽箱梁中，汽车荷载的偏载增大系数计算处在十分重要的地位。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)第4.1.7条，汽车荷载的作用效应计入汽车荷载的偏载效应，偏载效应可采用精细化有限元模型计算，或根据可靠的工程经验确定。在该规范条文说明第4.1.7中，其推荐了箱梁偏载增大系数为1.15，并明确指出宽箱混凝土桥梁具有较为复杂的边界条件，与荷载横向分布计算假定条件不符合，不能够盲目使用1.15作为偏载增大系数，需要使用精细化有限元模型计算。

在该规范推荐的两种箱梁偏载增大系数计算方法中，经验系数法推荐的单箱单室宽箱梁偏载增大系数1.15，但在实际工程中发现对于单箱多室截面并不能直接采用，其取值偏低，不安全；同时，不同桥宽的偏载增大系数差别较大，使用统一的偏载增大系数会导致较大的偏差，需要偏载增大系数快速估算公式进行估算。精细化有限元模型法需要使用截面每一个细部数据以建立有限元模型进行计算，同时这种方法耗时较长，在初步设计等不需要精确验算的情况下并不方便。

近年来，科研人员与设计院以不同方法计算单箱多室宽箱梁的偏载增大系数取值，但绝大多数科研人员都仅使用复杂的精细化有限元模型计算或对单箱单室箱梁计算其理论偏载增大系数。在偏载增大系数快速估算公式方面，现有的研究中只有关于波形钢腹板的，宽跨比介于0.08到0.24的偏载增大系数公式，其既不是宽箱梁也不是混凝土箱梁，不能实用于常见的混凝土单箱多室宽箱梁中。因此，混凝土单箱多室宽箱梁估算公式仍然存在较大空缺，亟待解决。

发明内容

为解决现有偏载增大系数计算使用过于粗略的经验增大系数与精细化有限元模型计算偏载增大系数过于复杂的问题，本发明提供一种单箱多室宽箱梁偏载增大系数快速估算方法，该方法将截面参数、横向布置车道、箱梁腹板数、悬臂板宽度与偏载增大系数构建关系，通过经验公式，利用腹板间距修正系数和悬臂宽度修正系数计算单箱多室宽箱梁偏载增大系数，可在初步设计中快速得到实际可用的结果。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种单箱多室宽箱梁偏载增大系数快速估算方法，包括以下步骤：

步骤一：根据桥梁宽度与交通需求，布置横向最不利对称车道荷载，计算其车道数k和腹板数n；

步骤二：考虑腹板间距修正系数η₁，假设单箱多室宽箱梁的腹板间距为b₁，各箱室宽度一致，则腹板间距修正系数η₁按理论推导为：

η₁＝0.1×b₁+0.6；