盖梁计算书

盖梁指的是为支承、分布和传递上部结构的荷载，在排架桩墩顶部设置的横梁。又称帽梁。在桥墩（台）或在排桩上设置钢筋混凝土或少筋混凝土的横梁。主要作用是支撑桥梁上部结构，并将全部荷载传到下部结构。有桥桩直接连接盖梁的，也有桥桩接立柱后再连接盖梁的。

设计计算

桥梁设计中，柱式桥墩是普遍采用的结构型式。对于简支桥梁，盖梁是一个承上启下的重要构件，上部结构的荷载通过盖梁传递给下部结构和基础，盖梁是主要的受力结构。在设计中的跨径、斜度、桥宽、车辆荷载标准的变化梁设计的影响很大，很难完全套用标准图和通用图。盖梁设计的标准化程度很高，需要对盖梁进行较多的计算，所以盖梁设计是桥梁设计的一个关键部分。

计算要点

盖梁的计算要点是如何建立准确而且简化的计算模型。

3.1 盖梁的平面简化

3.1.1 关于盖梁平面基本简化的规定

《公路桥涵设计手册》中规定：多柱式墩台的盖梁可近似地按多跨连续梁计算；对于双柱式墩台，当盖梁的刚度与柱的刚度之比大于5时，可忽略桩柱对盖梁的约束作用，近似地按简支（悬臂）梁计算。柱顶视为铰支承，柱对盖梁的嵌固作用被完全忽略，这种计算图

式是以往设计实践中用得最多、最普遍的一种。目前一些盖梁计算程序，如“中小桥涵CAD系统”等一些平面计算的软件，基本上都是采用这种简化计算模式来分析盖梁内力的，这是一种基本的简化模式，但是对计算结果一般要作削峰处理。

3.1.2 盖梁平面基本简化模式存在的问题

上述的简化模式有些粗糙且有一定的局限性，使得计算结果偏大，按此进行的配筋设计往往过于保守。对于独柱式盖梁，常规的计算方法是将其视为一端嵌固的单悬臂梁，该简化使得悬臂根部的弯矩计算结果偏大；对于双柱式盖梁按简支（悬臂）梁计算，使得跨中弯矩计算结果明显偏大。而当盖梁的刚度与柱的刚度之比小于5时，《公路桥涵设计手册》并未做明确说明。该简化模式的问题在于将墩柱与盖梁的连接等效成点支撑，将墩梁框架结构简单等效为简支（悬臂）梁来处理。这虽然使计算得到简化，但与实际结果偏差过大。而且无论墩柱尺寸及盖梁尺寸如何，皆按简支（悬臂）梁来处理，使得其适用范围受到限制。多柱式盖梁也存在同样的问题。现在有一种修正的计算方法是将单点铰支模型转化为两点铰支模型，此时墩顶负弯矩要比基本的简化模式（单点铰支模型）小，以达到削峰处理的作用。两点铰支模型的弯矩值与所模拟的两铰支点间的距离有关，但对这个距离目前还缺乏足够的依据。这种计算方法现在多用在独柱式盖梁的计算上，对于双柱式及多柱式盖梁，因计算结果差别很大，是不可取的。

3.1.3 平面简化的其他方法—整体图式法

本方法属于平面计算图式，但是属于超静定结构，手算比较繁琐，一般采用平面计算程序如“桥梁综合计算程序”，将墩柱及盖梁一起模拟，形成整体图式进行计算。此时墩柱与盖梁可以看成是一个平面刚架，边界条件可以简化为固端支承，将墩柱范围的区域考虑为受力而不变形的“刚域”。这种计算结果与空间计算结果比较接近，因为盖梁空间的计算都是整体图式的。如果考虑了基础周围介质（土体）对基础的作用，较准确地模拟出弹性支承，则盖梁计算结果会更精确，但是计算量也会增加。以独柱式盖梁为例，笔者经过计算比较得出：整体图式法计算出的墩顶最大负弯矩，一般相当于基本简化模式计算结果的75%左右。但是这个结果仍然是有峰值的，峰值往往比实际值大，而如果利用墩柱边缘的数值往往又偏小。与实际受力接近的数值应该在墩柱边缘以内，位于墩柱中心与边缘之间。

3.1.4 结论

盖梁的几何外形简单，且是以弯矩、剪力及轴力为主，受力特点明确。将它模拟成平面杆单元比模拟成空间体单元计算要简单许多，而且能满足控制要求。空间计算结果虽然准确，但是计算复杂，对于盖梁计算必要性不大。采用盖梁平面基本的简化模式进行计算是最简单且比较实用的，但使用时要对局部区域的峰值如墩顶截面进行适当的折减削峰处理，因为盖梁的实际控制截面往往不在墩顶而在墩柱边缘附近，这样能避免造成较大的浪费。盖梁的刚度与柱的刚度之比越大，简化计算结果越准确。当相对刚度比大于10时，误差已经控制在10%以内了，在精度要求不很高的结构工程中是允许的，且偏于

安全。此时可忽略桩柱对盖梁的弹性约束作用，把盖梁简化成简支或连续梁的型式。当然，整体图式法是计算最为准确的平面简化计算方法，计算简单且符合实际，建议有条件时尽量采用。

3.2 盖梁荷载的分析及简化

3.2.1 盖梁荷载组成及特征

盖梁的恒载包括：盖梁自重、预应力荷载、上部主梁重量以及桥面系荷载等，这些都比较明确且易于计算。人群荷载由于位置固定，可按均布的恒载考虑；盖梁活载为桥上车载通过主梁及支座时传递下来的，与计算主梁不同，活载作用在盖梁上的位置不是随机移动的，因为支座位置是固定的。同时，作用于桥面的活载位置却又是随机移动的，因此，要准确算出盖梁最不利内力情况下活载引起的各支座的反力，就需要正确的方法。归纳起来，盖梁活载布置分为纵桥向布载与横桥向布载两大步骤。

3.2.2 盖梁纵桥向布载

求出主梁的支座反力影响线，根据主梁的支座反力影响线纵桥向布置活载车队。对于简支桥梁的桥墩盖梁采用双孔布载，桥台盖梁采用单孔布载。纵桥向活载最大值根据桥梁计算跨径、车道数量和荷载等级的不同而不同。以下是笔者总结的几种常见跨径简支梁板桥双车道纵向布载的计算结果。在一些盖梁计算程序里，纵向布载数据有时需要自己手算输入，如人们常用的“桥梁综合计算程序”，在进行盖梁横向计算时，需要输入一个“横向分配系数”，用表中的数值除以2得到单车道数值，再除以加重车后轴重量即得。

3.2.3 盖梁横桥向布载

横桥向按车轮最不利位置布置活载，然后根据车轮横向位置求出相应各片主梁的荷载横向分布系数。在盖梁横向布载计算中，一般采用杠杆法或者偏心受压法来计算活载横向分布影响线。盖梁不同位置对应的最不利车轮横桥向的布置也不相同，活载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心受压法。大部分盖梁计算程序都能自动计算活载横向分布影响线，原理都是一样的。计算主梁的横向分布系数时要注意：盖梁某个位置的最不利内力，在求解各T梁的剪力横向分布系数时，车轮横桥向的位置是固定不变的，而车轮不同的横向布置对应各T梁不同的剪力横向分布系数。