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预应力混凝土桥梁是一种广泛应用的现代桥梁结构形式，其中横隔板作为重要的横向连接构件，在提高桥梁整体性能和承载能力方面起着关键作用。横隔板的主要功能包括增强桥梁的整体性、改善受力分布、提供横向支撑以及增加结构稳定性。

首先，横隔板能够显著提高桥梁的整体性。在多片梁组成的桥梁中，各主梁之间通过横隔板形成一个整体结构。这种整体性有助于将车辆荷载均匀传递到各个主梁上，避免单片梁承受过大的局部荷载，从而减少因荷载不均导致的裂缝或破坏。同时，横隔板还能有效抑制主梁之间的相对位移，防止桥梁在长期使用过程中出现变形或失稳。

其次，横隔板对桥梁的受力分布具有优化作用。通过合理布置横隔板的位置和数量，可以调整主梁之间的剪力分配，使结构更加均衡。特别是在预应力混凝土桥梁中，横隔板与主梁协同工作，共同抵抗弯矩、剪力和扭矩等复杂外力作用，从而提高桥梁的承载能力和耐久性。

此外，横隔板还为桥梁提供了必要的横向支撑。在施工阶段，横隔板可以作为模板支撑点，确保主梁的准确定位；在运营阶段，横隔板则起到稳定作用，防止主梁发生侧向弯曲或扭转。这对于大跨度桥梁尤为重要，因为这类桥梁通常需要更强的横向刚度来抵抗风荷载、地震力或其他动态荷载的影响。

最后，横隔板的设计还需要考虑其自身的抗裂性和耐久性。由于横隔板通常处于复杂的应力环境中（如剪力集中区域），设计时应充分考虑材料强度、配筋率以及预应力水平等因素，以确保其长期服役性能。例如，在某些情况下，可以通过施加横向预应力来进一步增强横隔板的抗裂能力，从而延长桥梁的使用寿命。

综上所述，横隔板在预应力混凝土桥梁中具有不可替代的作用。它不仅提高了桥梁的整体性、稳定性和承载能力，还优化了受力分布，为桥梁的安全运行提供了重要保障。因此，在桥梁设计和施工过程中，合理布置和优化横隔板的结构形式至关重要。

板与梁之间产生混凝土碎块的原因，是在此处出 现了较大的集中应力。其它因素是横隔板的锚固 筋和运煤车辆超载。他们为了解决这个问题，建议 去掉ID。但是他们的建议未被采纳，因为他们提 出建议时ID正在施工。 Eamon和Nbwak（2002年）研究了次级构件，例 如横隔板、人行道和栏杆，在弹性和非弹性范围内 对荷载分布的影响以及对极限承载力的影响。结 果表明，由于ID减小了梁的最大弯矩，因而对跨 度大、梁间距大的桥有影响；增加ID的数量没有 多大的影响。ID可以减小梁最大弯矩的13%。在非 弹性区域ID对极限承载力的改善作用也不明显。 但是跨度增大时，对于荷载的分布有益。 Cai等（2002）对佛罗里达的6个预应力混凝土 桥梁进行了研究，并将有限元计算结果与现场检 测的结果进行了对比，发现有限元法高估了ID的 作用。进一步的检验发现，ID的连接处比较薄弱。

侧向冲击荷载下的混凝土中隔板

桥梁工程师早已注意到了冲击荷载对预应力 混凝土（PC）桥梁的影响。在超载车辆冲击荷载作 用下，桥外侧的梁和部分内侧的梁容易受破坏。美 国每年约有200个PC桥梁被破坏，其中162个是在 超重车辆的冲击荷载下作用破坏的。实际的破坏 数量比这还大，因为许多较小的损坏未包括进来。 中隔板对PC梁的保护作用还不清楚。已有的 文献中人们更多注意的是垂直荷载的分布，很少 有文献讨论桥梁承受侧向荷载作用时不同类型的 ID对PC梁的影响。为了研究车辆侧向冲击荷载下 中隔板对PC梁的破坏作用，Abendroth等研究了在 相同的冲击荷载作用下钢制中隔板和钢筋混凝土 隔板对PC梁的保护作用，并对各类中隔板引起梁 的应变与位移情况进行了比较。结果表明，中隔板 可以减少对PC梁的冲击破坏，在侧向冲击荷载作 用下，钢筋混凝土隔板为梁提供的保护多于钢隔 板的。 Abendroth等（2003）研究了倾斜与非倾斜PC 梁的有限元方法。他们分析了侧向冲击荷载对隔 板和离开隔板处的作用。他们用冲击周期为0.1s的 动荷载作用于外侧梁，发现冲击荷载作用在横隔 板时，横隔板的应变减少了，并且其特性与横隔板 的结构有关。但是当冲击荷载的作用点离开横隔

图1 典型横隔板详图

板后，横隔板分担荷载的效果就不明显了。当冲击 荷载作用于倾斜或非倾斜梁的横隔板时，钢筋混 凝土横隔板的冲击保护作用更好。

当跨度小于15m时，不需要1D；跨度大于15m 小于30m时，需要一个ID；跨度大于30m时，需要 2个ID。当不用ID时，必须要告诉合同方在施工 时必须要给桥面板架设临时支撑。横隔板详图见 图1。 图1所示是典型的现浇横隔板与预制梁的连 接。这种连接基本上是冷节点，只有一或两根穿过 梁的连续钢筋，在结构上是很薄弱的。连接处的刚 度与荷载水平有关。荷载较小时，连接刚度接近整 个弯矩处的，荷载增加到极限状态时，冷结点会开 裂，只有钢筋承受拉力。以前的研究没有考虑怎么 模拟这种连接，横隔板的刚度是多少。 此外，怎么处理横隔板的偏心问题也可产生 不同的结果。横隔板在节点处的位移情况如图2 （a）所示。这相当于连接了两个刚性连接点，横隔 板是完全刚性的，也就是说横隔板与梁之间是刚 性弯矩连接。这种方法等效于用弹性固体来模拟 横隔板与梁组成的整体模型。在这种模拟技术中 横隔板的刚度取横隔板不开裂时的上限。这种刚 度实际上可以通过后张拉横隔板得到。实际上，横 隔板最容易开裂，特别是荷载很大时。 为了降低横隔板的刚度，可以用横隔板与梁 捆在一起的模型来代替。其他一些研究人员将横 隔板节点与桥面板节点放在同一平面内，如图2 （c），例如格排梁分析中的典型应用（在这种情况 下，由于梁与板之间的复合作用，通常为梁输入额 外的刚度，用来说明实际的刚度）因为预计隔板 对荷载的分布有明显的影响（约15%），因此，图

图2 横隔板有限元法详图

2（a）的模型表示了隔板作用的最大可能性。图2 （c）的模型刚度很小，预计隔板对荷载分布的影响 约5%。在极限荷载情况下，混凝土隔板与梁的连 接会断开，只剩下钢筋对张拉区的影响。实际情况 是在两者之间。实际桥梁横隔板只占总刚度的 30%。因此，为了讨论横隔板对桥梁特性的影响 需要回答的一个关键问题是，横隔板的刚度多大 时才有实际的影响。 忽略ID作用的原因有两个，一个是在不同的 条件下使用ID的效益仍然有争议，并且也没有实 用的政策；第二，ID的作用很难用简单的公式来 表示，因为ID的数量、跨度、设计等与桥梁的类 型关系密切。由于ID与其它构件的相互作用以及 相关的参数，例如梁的跨度和倾斜角，ID的影响 是一个复杂的问题。

在侧向冲击荷载下，ID的影响还没有引起足 够的重视。还需要更为合理的动力冲击荷载模型。 此外，由于计算能力的限制，以前的分析用的是简 化的结构模型。现在的研究使用的是有限元技术 并且需要更强的计算能力。未来需要更为系统的 研究，在如何更有效地使用ID方面为工程师提供 指导。 ID对桥梁的影响仍然不确定，因为ID对荷载 分布的有效刚度的量化研究还不够，不同的模型 及ID与梁的连接会得出不同的结论。一方面，与 有ID的桥梁相比，简单地去掉ID实际上降低了 桥梁的安全度，虽然一般情况下没有ID也能通过 验收，因为规范不要求考虑ID的作用。另一方面 以前认为ID对桥梁有好处的研究是由假想的模 型得出的，假想的模型并不符合实际。实际上I口 对桥梁的影响可能更小，并且与桥梁的荷载水平 有关。 这些遗留的问题有待以后进行更加系统的 研究。

考虑到上述未解决的问题，并使决策建立在 更为科学的基础上，路易斯安那州交通局已经启 动了ID影响的研究项目。研究的目的是：（1）评 价PC高速公路桥梁是否需要ID；（2）如果需要，则 对钢隔板进行研究，最终目标是在满足规范对施 工、适用性、强度等要求的条件下使桥梁的施工更 经济。 对路易斯安那州的实际情况进行了问卷调查 并将问卷发到了路易斯安那州交通局所属的9个 区。从返回的问卷来看，主要有两个问题，一个是 如果使用钢隔板，那么钢隔板与混凝土梁之间的 连接还需要研究，由于钢隔板的腐蚀，还存在着维 修的问题。第二个是，如果不用钢隔板，那么超重 车辆产生的侧向冲击和施工中梁的侧向稳定性问 题还需要研究。这些问题可以用三维有限元方法 进行研究。对现场40个PC桥梁中ID的特性及其 对桥梁的影响进行了调查，发现多数桥梁良好，少 数桥梁在ID与梁的连接处有少量碎块。研究仅限 于梁－板类型的桥梁，包括倾斜和水平的桥梁、单 跨和连续多跨的桥梁、箱梁和弯曲梁的桥梁。因为 这些桥梁对ID有特殊的要求。对常见类型的梁进 行了分析，例如AASHTO梁、双T型梁，包括现

图4完整的3DFEM

图5完全简化的FEM

完整的3D模型和简化的3D

有ID的类型和大小，端隔板在实际中总要用到，因 此也包括在分析模型中。高强度混凝土桥梁的应 用越来越普遍，因此也包括了对高强度混凝土材 料的研究。

用三维有限元法（3DFEM）对整个桥梁系统 进行了分析。分析结果与现场测试结果直接进行 比较，研究方法见图3。图3（a）是实际桥梁，图 3（b）是FEM模型，图3（c）是简化的FEM模型 图3（d）是两个模型与现场测试结果的比较。在 典型的FEM中（见图4），混凝土板用ANSYS 实 芯45型构件来模拟，梁和板也用这种型号的构件 模拟。 简化的FEM计算更方便，梁和隔板用线形构 件模拟，见图5。对两个FEM模型进行了比较，结 果符合得较好，见图6。 表1是对两种桥梁模型的比较，包括应变、偏 心和荷载的分布。第一种桥由AASHTO4型梁组

db3209t 1207.1-2022 建设工程档案管理 第一部分：归档要求表1横隔板刚度对桥梁的影响

（a ）AASHTO 4型梁总跨度33.54m f=41.37MPa,梁跨度2.74m

守（较高的值）；对于外梁，规范值比较接近。ID上 的活荷载引起的应变的计算结果也列在表中，情况 2 接近或超过开裂时的模量（7.5√=7.5√3500 444psi=3.06MPa），说明混凝土有可能开裂，并且 ID的刚度要减小。还应注意由于桥面板的死荷 载、收缩、温度变化等因素也可增加ID的应力引 起开裂。