基本介紹
- 中文名：橫向分布係數
- 外文名：transverse vehicle distribution
- 影響因素：車輛類型，車輪數量、寬度等
- 定義：路面橫斷面某一寬度範圍的頻率
- 運用：路面、橋樑受壓程度
- 標籤：輪跡，路面，係數
概念,荷載效應,汽車荷載效應,人群效應和滿人效應,橫向載入效應計算,汽車橫向分布係數,新舊橋樑連線剛度對橫向分布係數的影響,工程實例,研究結論,
概念
在路面上行駛時，輪跡的橫向分布是不均勻的。實際上車輛輪跡僅具有一定寬度，車輛通過時只能覆蓋一小部分。因此，路面橫斷面上各個點所受到的軸載作用次數，僅為通過該斷面軸載總數的一部分。對於路面橫斷面上某一寬度（如輪跡寬度）範圍內的頻率，稱為輪跡橫向分布係數。這一係數同各種軸載的累計作用次數相乘，可得到路面結構橫斷面上各點受到疲勞的作用次數。
影響輪跡橫向分布係數分布規律的主要因素有車輛的類型、主軸輪數量、主軸輪間距及其車輪數量、輪胎寬度等。
荷載效應
汽車荷載效應
結構所承受的汽車荷載大小，取決於汽車荷載的類型，和汽車荷載的橫向分布係數，而與所填入的車道數無關（如果有的話）。
對於預製、拼裝的T梁、空心板等結構，其橫向分布係數可能是小於1的小數；對於整體箱梁、整體板梁等結構，其分布係數就是其所承受的汽車總列數，考慮橫向折減、偏載後的修正值。例如，對於一個橋面4車道的整體箱梁驗算時，其橫向分布係數應為4 x 0.67（四車道的橫向折減係數） x 1.15（經計算而得的偏載係數） = 3.082。汽車的橫向分布係數已經包含了汽車車道數的影響。
人群效應和滿人效應
對於人群效應和滿人效應，程式進行載入時，既考慮了人行道寬度（或滿人總寬度），又考慮了橫向係數。
對於整體箱梁、整體板梁等結構，若如實填寫了人行道寬度（或滿人總寬），則橫向分布係數只需填1。
對於預製、拼裝的T梁、空心板等結構，用戶應區分計算而得的橫向分布係數是否包含了寬度的影響，若已含寬度影響，則寬度值填1即可。
用橋樑博士工具中計算所得的人群橫向分布係數是包括了寬度影響的。
其它荷載的橫向分布係數與此相似。關鍵是用戶應該理解上面所列的對最終效應的解釋。
橫向載入效應計算
（1）汽車效應=多列汽車載入的效應x汽車橫向分布係數x折減係數。此處的多列車效應，是根據用戶輸入的車道數，通過影響線載入而得；不是簡單的一列車的倍數。
汽車衝擊力= 汽車效應x衝擊係數。
此時用戶應自己輸入汽車衝擊係數，因為橫向載入不知道結構的縱向特徵。
掛車效應= 一輛掛車載入效應x掛車的橫向分布係數。
人群效應= 人群集度x人行道寬度x人群橫向分布係數。
滿人效應= 人群集度x滿人總寬度x滿人橫向分布係數。
特載效應= 一輛特載效應x特載橫向分布係數。
特殊車列效應= 一列特殊車列效應x特殊車列橫向分布係數。（全橋只加一列）
中-活載效應= 0；程式不計算中活載的橫向載入；
輕軌效應=0；程式不計算輕軌的橫向載入。
（2）載入特點
載入時，每列汽車的總重為1KN，每輪重1/2KN；每輛掛車的車輪合計總重1KN，每輪重1/4KN；每列特列的總重為1KN，用戶在定義特列分布時，分配各輪重；每輛特載的車輪總重1KN，用戶在定義特載分布時，分配各輪重。
程式把這些荷載的重量定義為1KN，是因為程式無法判斷橫向結構的縱向特徵，無法計算一列車對此時需要驗算的橫向結構的影響力大小，這個影響力的大小顯示在“橫向分布係數”中。
汽車橫向分布係數
此時的橫向分布係數，已經不是真正意義的橫向分布係數，它的大小就是一列汽車（或一輛掛車）對這個橫向結構的作用力的大小。
對一個橋墩蓋梁（假設可以進行橫向載入），一列汽車對它的作用力大小是根據縱向結構的特徵計算而得的，跟結構縱向的跨徑有關。跨徑越大，參加作用的汽車越多；如果是連續梁，可能還要考慮其它跨的影響。對截取的一段箱梁斷面進行結構分析時，採用橫向載入，此時一列汽車對它的作用力大小其實就是個別幾個重車輪的作用力大小。
人群橫向分布係數
對於人群（或滿人）效應，在“橫向載入有效區域”中已經填入了人行道分布區域，程式會據此進行影響線載入。所以此時的人行道寬度應該為1。這裡的人群橫向分布係數與汽車的相同，是指單位人行道寬度（1m）的縱向作用力大小。一般情況下，這個縱向力會考慮人群集度的大小，所以此時視窗中的“人群集度”應該填1。
一、進行橋樑的縱向計算時：
a) 汽車荷載
（1）對於整體箱梁、整體板梁等整體結構，其分布調整係數就是其所承受的汽車總列數，考慮縱橫向折減、偏載後的修正值。例如，對於一個跨度為230米的橋面4車道的整體箱梁驗算時，其橫向分布係數應為4 x 0.67（四車道的橫向折減係數） x 1.15（經計算而得的偏載係數）x0.97（大跨徑的縱向折減係數） = 2.990。汽車的橫向分布係數已經包含了汽車車道數的影響。
（2）多片梁取一片梁計算時
按橋工書中的幾種算法計算即可，也可用程式自帶的橫向分布計算工具來算。計算時中梁邊梁分別建模計算，中梁取橫向分布係數最大的那片中梁來建模計算。
b) 人群荷載
（1）對於整體箱梁、整體板梁等整體結構
人群集度，人行道寬度，公路荷載填所建模型的人行道總寬度，橫向分布係數填1 即可。因為在橋博中人群效應= 人群集度x人行道寬度x人群橫向分布調整係數。城市荷載填所建模型的單側人行道寬度，若為雙側人行道且寬度相等，橫向分布係數填2，因為城市荷載的人群集度要根據人行道寬度計算。
（2）多片梁取一片梁計算時
人群集度按實際的填寫，橫向分布調整係數按求得的橫向分布係數填寫，一般算橫向分布時，人行道寬度已經考慮了，所以人行道寬度填1。
c) 滿人荷載
（1）對於整體箱梁、整體板梁等整體結構
滿人寬度填所建模型扣除所有護欄的寬度，橫向分布調整係數填1。與人群荷載不同，城市荷載不對滿人的人群集度折減。
（2）多片梁取一片梁計算時
滿人寬度填1，橫向分布調整係數填求得的。
註：1、 由於最終效應：人群效應= 人群集度x人行道寬度x人群橫向分布調整係數。滿人效應= 人群集度x滿人總寬度x滿人橫向分布調整係數。所以，關於兩項的一些參數，也並非一定按上述要求填寫，只要保證幾項參數乘積不變，也可按其他方式填寫。
2 、新規範對滿人、特載、特列沒作要求。所以程式對滿人工況沒做任何設計驗算的處理，用戶若需要對滿人荷載進行驗算的話，可以自定義組合。
二、進行橋樑的橫向計算時
a) 車輛橫向載入分三種：箱梁框架，橫樑，蓋梁。
（1）計算箱形框架截面，實際是計算橋面板的同時考慮框架的影響，汽車橫向分布係數=軸重/順橋向分布寬度；
（2）橫樑，蓋梁，汽車荷載橫向分布調整係數可取縱向一列車的最大支反力(該值可由縱向計算時，使用階段支撐反力匯總輸出結果裡面，汽車MaxQ對應下的最大值，除以縱向計算時汽車的橫向分布調整係數來算得)，進行最不利載入。
b) 對於人群（或滿人）效應，在“橫向載入有效區域”中已經填入了人行道分布區域，程式會據此進行影響線載入。人行道寬度填1。
橫樑、蓋梁計算時，這裡的人群橫向分布係數與汽車的相似，是指單位橫向人行道寬度（1m）的支反力。在計算支反力時，這個係數已經考慮人群集度的大小，所以此時視窗中的“人群集度”應該填1。
c) 橫向載入最終效應
(假設汽車車道數輸入為3)如果計入車道折減係數則折減係數=0.78(公路技術規範)，不計入則=1.0。汽車效應=三輛汽車載入的效應(每輛汽車的總重為1，每輪重1/2)x汽車橫向分布係數x車道折減係數。
汽車衝擊力=汽車效應x衝擊係數。(此時用戶應自己輸入汽車衝擊係數，因為橫向載入不知道橋樑的實際縱向跨徑，但衝擊係數是根據縱向跨徑計算的。
新舊橋樑連線剛度對橫向分布係數的影響
橋樑在加寬後會遇到新舊橋樑沉降不均，橋樑連線縫不牢固、開裂、垮塌，橋樑橫向分布係數變化等。儘管這些事故很少發生，但是它們一旦發生，就會對橋樑、道路路線、行車帶來災難性的破壞和傷害。即使橋樑不垮塌，這也會對橋樑和路面的穩定性和平順性帶來影響，帶來行車隱患。我國研究者對於橋樑加寬做了許多研究和要論：2006年10 月26日，東北大學資源與土木工程學院的張湧、劉斌，針對寧夏銀古高速公路黃河特大橋新舊橋樑加寬工程實際，分析了不連線、剛性連線、鉸接方案的優缺點，基於不同加寬方案的內力和變形計算，提出了新舊橋樑不連線方案的可行性，並成功設定了EMR樹脂 + 特型鋼，橡膠縱縫，運營通車效果表明了該連線方式的有效性。2007年1月30日，四川路橋建設股份有限公司的劉嚴才、鄒志全，對成都市三環路成綿立交 N1加寬橋施工進行了探討，介紹了通過對 N1 加寬橋的補強混凝土和補強鋼筋施工，闡述了“HILTI” 植筋技術和結構物底部補強混凝土施工的工藝。
舊空心板梁橋模型圖
舊空心板梁橋模型圖工程實例
重慶奉節至雲陽段高速公路分界梁隧道在通車半年後，部分路段路面右側與邊溝連線部位開裂，縱向延伸近 200 m，並伴有橫向發展，整段右側邊溝側壁變形隆起，對行車安全及隧道結構安全構成了威脅。營運單位結合建設時期相關資料分析，認為病害的主要原因是該段在原施工過程中地下水非常豐富，仰拱以上部分設計採用防水板及縱橫向排水盲管進行排水，在石灰岩地區地下水中碳酸鈣含量高，逐漸在排水管中結晶，經一段時間後排水管堵塞，失去了排水作用，反而形成了堵水，地下水經襯砌邊牆底部滲至電纜溝及路面以下，在地下水的長期作用下，隧道仰拱等低標號混凝土腐蝕嚴重，失去結構強度， 填充層膨脹變形導致路面破壞。經過多次勘察，營運單位決定徹底整治，不留後患，不降低隧道結構安全度，決定對病害路段路面、填充層、仰拱、電纜溝全部拆除重做。在施工過程中，充分考慮隧道結構的安全，為防止仰拱混凝土拆除後受力環破壞引起襯砌結構混凝土變形，拆除施工前採取了預加固措施，在右側邊牆距人行道頂面約20cm 高度採用Φ32 mm 藥卷錨桿加固襯砌結構。在拆除過程中，始終跨越兩模襯砌，與二襯混凝土錯開布置，加大了排水管規格，在重新澆築混凝土時選用了耐侵蝕水泥，對拱腳利用C40早強微膨脹混凝土做加固處理，施工過程中加強了沉降觀測。選擇的處治措施到位，施工過程中隧道未發生沉降，處治後排水通暢，恢復了隧道使用功能。
研究結論
隧道病害是非常普遍的現象，其原因是多方面的，既有地質、環境方面的客觀因素；又有施工、設計方面的人為因素。要避免隧道病害的發生，首先還是要以預防為主，必須在設計階段就採取預防措施，在施工過程中也要大力加強質量管理，以防止病害發生。對於隧道的病害分析應該是系統的、全方位的，力求做到準確，這樣才能採取有效的處治手段，並一定要堅持“一次根治、不留後患” 的治理原則，提高隧道病害整治的工程質量和經濟效益。
