連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁設(shè)計淺析

張軍祥

【摘 要】連續(xù)鋼構(gòu)橋在我省應(yīng)用已較為普遍，本文對靖遠(yuǎn)縣平堡黃河大橋箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗算，并提出了優(yōu)化意見。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)鋼構(gòu)；箱梁；結(jié)構(gòu)

1 工程概況

靖遠(yuǎn)縣平堡黃河大橋橋型方案為6-30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（50+90+50）m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，主橋上部為50m+90m+50m三跨PC變截面連續(xù)箱梁橋，單箱單室截面，梁根部中心高5.5m，高跨比為1/16.4，跨中中心梁高為2.3m，高跨比為1/36，箱梁頂板寬12.0m。底板寬6.0m，翼緣板懸臂長3.0m，0號塊以外箱梁底按二次曲線變化。連續(xù)墩墩頂設(shè)置厚2.5m及邊跨端部設(shè)置1.2m橫隔板外，箱梁其他部位均不設(shè)橫隔板，箱梁采用縱向、橫向及豎向三向預(yù)應(yīng)力體系。橫坡通過頂板形成2.0%雙向橫坡，梁高以室箱梁中心線處為準(zhǔn)。

主墩采用實體薄壁墩，橋墩單壁厚2.0m，寬7.5m，采用4Φ180cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主橋箱梁采用掛籃懸臂施工。

2 結(jié)構(gòu)驗算

（1）結(jié)構(gòu)離散

本橋采用“MIDAS/Civil 2012”程序計算。橋面系劃分為68個單元，69個節(jié)點（圖1）。

（2）承載能力驗算

①正截面抗彎承載力

主梁抗彎強(qiáng)度即承載力驗算滿足要求。如圖2抗彎強(qiáng)度～設(shè)計效應(yīng)包絡(luò)圖所示（圖2）。

②斜截面抗剪承載力

主梁斜截面抗剪承載力驗算滿足要求。如圖3抗剪強(qiáng)度～設(shè)計效應(yīng)包絡(luò)圖所示。

（3）正常使用極限狀態(tài)計算（拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)）

①使用階段正截面抗裂驗算

使用階段正截面抗裂驗算按照規(guī)范JTG D62-2004第6.3.1-1、第6.3.2條規(guī)定計算。以短期效應(yīng)控制，對構(gòu)件正截面混凝土的拉應(yīng)力進(jìn)行驗算，按A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件驗算，應(yīng)滿足：

計算結(jié)果表明，正截面抗裂性滿足要求（圖4、圖5）。

②使用階段斜截面抗裂驗算

（4）持久狀況應(yīng)力驗算

①使用階段正截面壓應(yīng)力驗算

使用階段正截面壓應(yīng)力驗算按照規(guī)范JTG D62-2004第7.1.5條規(guī)定計算。計算時荷載取其標(biāo)準(zhǔn)值，不計分項系數(shù)，汽車荷載考慮沖擊系數(shù)。需滿足σcc<0.5f■的要求。

②使用階段斜截面主壓應(yīng)力驗算

③受拉區(qū)鋼筋拉應(yīng)力驗算注：

鋼束施工期間容許應(yīng)力σ< [σ拉]=1860×0.75=1395Mpa，運營期間容許應(yīng)力σ< [σ拉]=1860×0.65=1209Mpa。

全部鋼束應(yīng)力滿足要求。

（5） 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗算（施工階段正截面法向應(yīng)力驗算）

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)按短暫狀態(tài)設(shè)計時，在預(yù)加力、構(gòu)件自重等施工荷載作用下截面邊緣混凝土的法向應(yīng)力應(yīng)符合以下規(guī)定（D62-2004 7.2.8）：

3 結(jié)論

早前修建的大跨度變截面箱梁，后來發(fā)現(xiàn)跨中下?lián)鲜禽^常見的問題，有的還發(fā)生了箱梁底板撕裂等問題，因素可能有多種，但底板預(yù)應(yīng)力索的布置方式可能是主要原因之一，由于底板索的立面線型為凸型，而跨中正彎矩要求的理想索線型為凹型（底板上也無法布置出凹型），兩者之差產(chǎn)生了附加彎矩（附加荷載），底板索越長越不利。故建議如下：

（1）在滿足計算要求的前提下，適當(dāng)限制底板索的長度。

（2）在滿足計算要求的前提下，適當(dāng)限制底板索的預(yù)應(yīng)力水平，適當(dāng)減少底板索數(shù)量。

（3）底板索整體上不宜集中在箱梁中心線附近，應(yīng)適當(dāng)靠近腹板布置。

（4）設(shè)計中較長的底板索均靠近箱梁中心線，建議較長的索適當(dāng)靠腹板布置，為腹板底部的加腋增加了布置的靈活性，同時在構(gòu)造上也易于加強(qiáng)（比如必要時增加防崩兜筋等）。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]