题目：中小跨径公路桥梁荷载横向分布理论的探讨

荷载横向分布理论在公路桥梁设计计算中占有重要地位。它作为桥梁结构空间计算的一种实用近似方法，在桥梁工程设计中得到了广泛的应用。由于该理论在推导时作了数学和物理上的假设，其计算结果与实际值之间必然存在误差，各个荷载横向分布计算方法都存在一定的适用范围和局限性。另一方面，随着计算机技术和有限元理论的发展，采用大型通用有限元软件对桥梁结构进行仿真分析已经成为可能。本文主要借助实体有限元方法对“荷载横向分布”所引申的计算方法的实用性及精确度进行了探讨。本文包括以下内容：首先介绍了各种荷载横向分布计算方法的基本假设、推导过程以及适用范围；其次，通过对三种桥型建立实体有限元模型，模拟验证了荷载横向分布理论中的一个重要基本的假定，即采用半波正弦分布荷载等效跨中集中力；最后，以常见的结构形式即铰接板桥和刚接梁桥为例，通过对其建立实体有限元模型，计算分析多种工况下各梁板的内力，并按照荷载横向分布系数的概念编程计算对应工况的内力分布情况，从而比较论证了简支梁板桥的荷载横向分布规律，同时，通过精确的实体有限元模拟计算，可以发现在车辆荷载作用下，各片梁板的受扭和轴力问题实际上较为显著，这些都是以往平面杆系所无法解决的问题。研究结果表明：“荷载横向分布”的概念实际上应该是“挠度横向分布”，即对于挠度的计算精度最为精确。对于可变荷载下跨中的控制弯矩设计值，横向分布理论所得的结果具有较好的精度，且与有限元相比偏安全；对可变荷载下支点处控制剪力设计值，由于荷载横向分布理论本身的基本假定及荷载的多样性，其剪力误差分布不稳定，无明显的精度分布特征，关于这一点需要有待更深入的归纳总结。另外，通过对三种桥型的实体有限元模拟，发现了简支梁板桥内力中不仅存在竖向剪力和弯矩，而且还存在着扭矩与轴力的影响，尤其是对于箱型梁桥，扭矩的影响最为显著；同时支座截面处轴力根据荷载工况的不同，其横向分布也不同。显然这些是通常的“荷载横向分布”概念无法解决的，应该在设计中引起足够的重视。