運棉河大橋設計復核

潘思建 凌慶軍

1 工程概況

運棉河大橋位于某縣黃沙港鎮鎮區北側的運棉河上,上部結構采用 6孔裝配式鋼筋混凝土簡支 T梁,每孔計算跨徑為 19.5m,橋面全寬 8 m,設計荷載為汽車—20級,掛—100。每孔主梁由4片 T梁組成,通過設置5道橫隔板和在T梁翼緣端預留濕接頭等措施來加強橫向聯結,保證整體受力。

設計中預制T梁采用 C40混凝土,但該市水利工程質量監督檢測中心的檢測結果表明T梁混凝土的強度達不到C40。該檢測中心采用回彈法對 24片梁均進行了檢測,檢測的混凝土強度推定值在 29.2MPa～42.7MPa之間,強度離散性較大;然后又抽取經回彈法檢測強度推定值低于 36.0MPa的 16片 T梁,采用鉆心法檢測,檢測的芯樣代表值在31.0MPa～40.8 MPa之間。

鑒于以上的檢測結果,設計復核所用T梁混凝土強度取C30。

2 復核計算依據

1)《某縣黃沙港鎮運棉河大橋施工圖設計》(該市交通設計科研所 2003)。

2)交通部頒JTJ 021-89公路橋涵設計通用規范。

3)交通部頒 JTJ 023-85公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范。

3 荷載橫向分布系數計算

3.1 跨中荷載橫向分布系數

本橋的寬跨比為 0.4,跨內設置了 5道橫隔板,T梁翼緣端預留了濕接頭,且采用整體橋面鋪裝,因此可采用剛性橫梁法(包括修正剛性橫梁法)和剛接板(梁)法計算跨中的荷載橫向分布系數。

1)剛性橫梁法。按剛性橫梁法計算荷載橫向分布影響線豎標(以 1號梁為例)的公式為:

按剛性橫梁法計算的橫向分布系數見表1。

表1 按剛性橫梁法計算的橫向分布系數

2)修正剛性橫梁法。按剛性橫梁法計算荷載橫向分布系數時,假定橫梁剛度無窮大,且忽略了主梁的抗扭剛度,常常導致邊梁受力偏大的計算結果。修正剛性橫梁法計入主梁的抗扭剛度,將更反映實際情況。按此法計算荷載橫向分布影響線豎標(以1號梁為例)的公式為:

按修正剛性橫梁法計算的橫向分布系數見表2。

表2 按修正剛性橫梁法計算的橫向分布系數

3)剛接板(梁)法。按剛接板(梁)法計算時,首先求解贅余豎向剪力g和彎矩M,然后即可求得每片主梁所分配的荷載。一般計算出 γ和 β,從《公路橋梁荷載橫向分布計算》書中查表計算。

按剛性橫梁法計算的橫向分布系數見表3。

表3 按剛接板(梁)法計算的橫向分布系數

本橋將采用修正剛性橫梁法的計算結果。計算主梁彎矩時,跨內各處的荷載橫向分布系數可采用與跨中相同的分布系數。

3.2 剪力荷載橫向分布系數

由于剪力影響面的圖形在縱橫向完全異形,因此不能得出一個簡化的在全跨單一點荷載橫向分布系數。剪力荷載橫向分布的近似計算方法如下:在梁端采用杠桿法計算得到的m′c,在跨內自第一片橫梁處或 1/4跨徑處起近似采用跨中的荷載橫向分布系數,從梁端至第一片橫梁之間采用直線過渡。

4 內力計算

4.1 恒載計算

主梁自重:(0.59×10+0.69×9.8)/19.8×25=16.0kN/m。

橋面鋪裝:0.1×2×24=4.8kN/m。

安全帶和欄桿:4.5kN/m,分配給邊梁為:4.5×0.85=3.8kN/m,分配給中梁為:4.5×0.15=0.8kN/m。

則對于邊梁:∑g=24.6kN/m。

4.2 活載計算

1)跨中彎矩。

2)支點剪力。

對于邊梁:

對于中梁:

4.3 荷載組合

取兩種荷載組合,組合Ⅰ:1.2恒載 +1.4汽車;組合Ⅱ:1.2恒載 +1.1掛車,組合結果見表4。可見,跨中彎矩為邊梁組合Ⅱ下最不利,支點剪力以中梁組合Ⅱ下最不利。

表4 荷載組合表

5 強度復核

5.1 T形梁正截面強度復核

經計算,T形梁翼緣寬度可取全寬。由于 RgAg≤Rab′ih′i,說明中性軸位于翼緣內,截面屬于第一種類型 T形截面。

而 Mj=2987.9kN?m＜M,故符合要求。

5.2 T形梁斜截面強度復核

[1] 楊宗放,方先和.現代預應力混凝土施工[M].北京:中國建筑工業出版社,1996.

[2] 馮大斌,欒貴臣.后張預應力混凝土施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1999.

[3] 劉效堯,朱新實.預應力技術及材料設備[M].北京:人民交通出版社,1997.